Температура. Броунівський рух, дифузія. 

1. Що таке броунівський рух.

В 1827 році англійський ботанік Роберт Броун, розглядаючи в мікроскоп підвішені в воді спори плауни, помітив що вони рухаються безладно. Слово “підвішені” означає, що спори плавають у середині води.

Таке ж явище можна  спостерігати в повітрічастинок пилу.

Броунівський рух – хаотичний рух видимих у мікроскоп малих макрочастинок, завислих у рідині або газі, який відбувається під дією ударів молекул рідини або газу.

Броунівський рух доводить рух молекул рідини або газу. Ми спостерігаємо не рух молекул, а результат їх дії на частинку. Удари молекул з різних сторін об частинку не компенсують одна одну, що і спричиняє змішування частинок.

Інтенсивність руху броунівських частинок залежить від температури. Чим вища температура, тим інтенсивніше рухаються броунівські частинки.

Знайдемо відповідь на таке питання: Чому спостерігається броунівський рух тільки з дуже малими частинками?

Речовина складається із великої кількості частинок, які безладно рухаються. Якщо взяти частинку великих розмірів, то кількість ударів об неї молекул з протилежних сторін в середньому буде однакова. Хоча при великій кількості частинок завжди є відхилення від середніх значень. Якщо частинка велика, то кількість ударів така велика, що не можна помітити ні окремих ударів ні випадкової переваги ударів одного напрямку над іншим.

Для малихчастинокзагальнакількістьударівнабагатоменша, і тому перевагакількостіударів то одного, то іншогонапрямкустаєпомітною і цевідбуваєтьсязавдякицимвипадковимвідхиленнямвідсередньогозначення.

Таким чином, броунівськийрухпояснюєтьсятим, щозавдякивипадковимвідхиленнямударів молекул об частинкувідїхсередньогозначеннявиникаєрівнодійна сила певногонапрямку. Напрямрівнодійноїсилипевногонапрямубезперервнозмінюється і частинкарухається.

2. Що таке дифузія і де її застосовують.

"Як батьки можутьдізнатися, чипалятьїхдіти?”

Відповідь:тютюновий запах відкурців. (Завдякидифузіїтютюновийдим добре змішується з повітрям і проникаєусюди: в одяг, волосся, легені, живітканини, кров, лімфу, мозок, розсіюється в повітрі.)

Запахтютюновомудимудодаєнікотин, що є однією з сильнихрослиннихотрут.

Щедекількафактів:

◦ якщоп'явкаприсмоктуватиметься до шкірипристрасногокурця, вона негайновідвалиться і в судомахпомревідотруєння;

◦ якщо в приміщеннібагатотютюновогодиму, в акваріумахізштучнимпродуваннямповітряспостерігалисявипадкиотруєннярибок; винуватець - нікотин;

◦ отруйнівластивостінікотинувикористовуються в сільськомугосподарстві: він один з головнихкомпонентівбагатьохпрепаратів для захистурослинвідшкідників;

◦ лабораторніаналізипоказують, що в 1л молока матері, що палить, можеміститися до 0,5 мг нікотину;

◦ смертельна ж доза нікотину для немовляти перших місяців життя – 1 мг.

Дифузія – процес взаємного проникнення молекул однієї речовини між молекулами іншої, який відбувається внаслідок теплового руху цих молекул.

Дифузія у газах: відбувається швидко; молекули газів мають велику швидкість; відстань між молекулами газу значно більша розмірів самих молекул.

Дифузія у рідинах: відбувається набагато повільніше, ніж у газах;

Швидкість руху молекул у рідинах набагато менша, ніж у газах, і відстань між ними єтакож малою, не набагато більшою розмірів самих молекул.

Дифузія у твердих тілах: відбувається дуже повільно; швидкість переміщення атомів мала і відстань між ними невелика.

Чи впливає температура на швидкість дифузії?

При підвищенні температури рідин, твердих тіл і газів дифузія відбувається швидше внаслідок збільшення швидкості руху атомів і молекул.

Дифузія в природі і техніці.

Різновид дифузії – осмос – процес однобічної дифузії крізь напівпроникну перегородку (мембрану) молекул розчинника в бік більшої концентрації розчиненої речовини.

Наприклад: якщо гострим ножем розрізати скибку лимона, то сік практично не виділиться; якщо посипати скибку цукром, то з’явиться сік. Виділяючись із лимона, сік ніби прагне розбавити концентрований розчин цукру, що утворився на зрізі.

У природі завдяки осмосу поживні речовини та вода проникають із грунту в корені рослин, із травного тракту – в організми істот і в клітини. У промисловості осмос використовують для очищення води, виробництва напоїв, отримання полімерів.

3. Як швидко рухаються молекули.

Молекули в газах рухаються дуже швидко, але далеко «полетіти» не можуть, бо щосекунди зазнають понад мільярд зіткнень з іншими молекулами. Тому траєкторії руху молекул являють собою складні ламані лінії, подібні до траєкторії руху броунівської частинки.

Як було виміряно швидкість руху молекул: дослід Штерна.

4. Як і чому взаємодіють молекули.

МКТ стверджує , що між молекулами одночасно існують як сили притягання, так і сили відштовхування.

Сили, що діють між атомами та молекулами, називають молекулярними силами.

1.Сили притягання і відштовхуванняміж молекулами існуютьодночасно, але залежатьвідвідстаніміжчастинкамипо-різному.

2.На відстані d, що становить приблизно суму радіусів молекул, сила притяганнядорівнюєсилівідштовхування. Цявідстаньвідповідаєположеннюстійкоїрівноваги молекул і називаєтьсярівноважною.

3.В мірузближення молекул, щознаходились на відстані одна відодної, на якіймолекули не взаємодіяли, спочаткушвидшезростає сила притягання. На відстаняхміж молекулами r >dпереважаютьсиливзаємногопритягання.

4.На відстаняхміж молекулами r < dпереважаютьсиливідштовхування.

5.Коли б теплового руху не було, то всімолекулиречовинирозташувалися б одна біляодної на рівноважнійвідстані.

 У газітепловийрухрозкидаємолекули далеко одну відодної.

Частинкирідинирозміщенікомпактніше, ніжчастинки газу, тепловийрухзбільшуєпроміжкиміж ними, однак при цьомусилипритяганнящевеликі. У твердому тілітепловийрухнедостатній, щобвідірвати одну молекулу віддругої. Але і в цьомувипадкучастинкиздійснюютьтепловийрух – коливаннянавколоцентрів, щознаходяться один від одного на рівноважнійвідстані.

5. Фазові стани речовини.

В МКТ розрізняють три фазові (агрегатні) стани речовини: рідкий, кристалічний, газоподібни. (Існує і четверий стан речовини – плазма, він найпоширеніший у Всесвіті, у стані плазми перебуває речовина в зорях).

-        Тверді тіла: молекули розташовані в певному порядку (утворюють кристалічну гратку); зберігають і об’єм, і форму, їх дуже важко стиснути.

-        Рідина: молекули рідини розташовані хаотично, зберігається певний ближній порядок;

плинні: під дією зовнішніх сил набуває форму посудини, в якій міститься; об’єм рідини незмінний.

-        Гази: молекули газів розташовані безладно і на відстанях, які в десятки разів більші за самі молекули;

леткі: не  мають форми та займають увесь наданий об’єм.