Температура. Броунівський рух, дифузія.
Опрацювати §29, виконати вправа 29 завдання № 1-4
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.