Вера Максимова
Молекулярная физика и теплота
Доказательства:
– фотографии атомов и молекул, сделанные с помощью электронного микроскопа;
– возможность механического дробления вещества, растворение вещества в воде, диффузия, сжатие и расширение газов.
2. Частицы всех веществ беспорядочно и хаотично движутся.
Доказательства:
– диффузия – явление взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого вещества вследствие их теплового движения.
– броуновское движение мелких, инородных, взвешенных в жидкости частиц под действием не скомпенсированных ударов молекул.
3. Частицы всех веществ взаимодействуют между собой: одновременно действуют взаимного притяжения и отталкивания (природа сил носит электромагнитный характер).
Рисунок 5. Ломоносов М.В.1711–1765 г. https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/23/Mikhail_Lomonosov_%281757%29.jpg/548px-Mikhail_Lomonosov_%281757%29.jpg
Доказательства:
– сохранение формы твердыми телами, для их разрыва необходимо усилие;
– жидкие и твердые тела трудно сжимаемы;
– капли жидкости, помещенные в непосредственной близости друг от друга, сливаются;
– явления смачивания и несмачивания.
Одно из первых доказательств существования молекул было открытие Броуновского движения. Английский ученый Роберт Броун (1778–1819 г.) проделал такой опыт. Рассматривая каплю молока под микроскопом он заметил, что капельки жира в молоке постоянно беспорядочно движутся. Из этого Броун сделал вывод, что молекулы молока при своем хаотичном беспрерывном движении соударяются с капельками жира. Поэтому капельки жира испытывают силовое воздействие со всех сторон и результирующая сила в данный момент толкает молекулу жира в соответствующую сторону. В другой момент конфигурация сил изменяется и движение происходит в другом направлении.
Если в стакан с водой насыпать несколько древесных опилок, то мы заметим, что они начинают хаотическое движение на поверхности воды. Объясняется это тоже соударением молекул воды об опилки.
Такое хаотическое движение мелких предметов на поверхности жидкости называется Броуновским движением. С повышением температуры жидкости интенсивность хаотического движения возрастает.
Существование Броуновского движения пусть косвенно, но подтвердило существование молекул и что они находятся в непрерывном тепловом движении.
Все вещества подразделяются на простые состоящие из атомов и сложные состоящие из молекул.
Масса и размеры молекул
Массы молекул и атомов очень малы. Например, масса одной молекулы водорода равна примерно 3,34×10-27 кг, кислорода – 5,32×10-26кг. Масса одного атома углерода m0C=1,995×10-26 кг.
Молекулярная физика – раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе их молекулярного строения.
Все окружающие нас тела могут существовать в нескольких агрегатных состояниях: твердом, жидком, газообразном и в состоянии плазмы. Плазменное состояние вещества мы рассмотрим при изучении электрических явлений (Физика для начинающих. III часть. Электричество и магнетизм). Агрегатное состояние вещества (кроме плазмы) определяется мерой взаимодействия между его молекулами или атомами.
В твердом теле кристаллическом или аморфном молекулы или атомы занимают определенные положения. Около этих положений происходит их колебания. Чем выше температура вещества, тем больше амплитуда и частота колебания молекул или атомов. При некоторой температуре амплитуда колебаний молекул (атомов) становится критической то есть расстояния возрастают и взаимодействия между ними настолько уменьшаются, что получается жидкое состояние.
Колебательное движение молекул (атомов) в теле составляют кинетическую энергию, а взаимодействие между ними – потенциальную. В сумме кинетическая и потенциальная энергии всех молекул тела составляют внутреннюю энергию тела.
При повышении температуры твердого тела (имеется подвод тепла к телу) возрастает интенсивность или скорость колебаний молекул (атомов), поэтому внутренняя энергия тела увеличивается. Для газообразного состояния тела возрастает скорость и длина свободного пробега молекул или атомов. Длиной свободного пробега называется расстояние проходимое молекулой между столкновениями с другими молекулами.
Пусть некоторый газ находится в замкнутом сосуде. Молекулы (атомы) газа находясь в непрерывном движении, могут сталкиваться со стенками сосуда. Чем большая масса газа заключена в сосуд, тем больше молекул (атомов) сталкиваются со стенками сосуда. С повышением температуры газа скорость их возрастает и соответственно импульс передающийся стенке при столкновении увеличивается. Столкновения молекул (атомов) со стенками сосуда образуют давление.
