Тепловое движение частиц. Частицы вещества движутся (Как?)

Атомов, молекул. Как ведут себя частицы вещества? Для получения ответа проведем опыт. В стаканы с теплой и холодной водой бросим по 2-3 кристаллика марганцовки (перманганата калия). Уже через несколько минут мы увидим, как вода постепенно окрашивается в розовый цвет. Причем в теплой воде окрашивание идет быстрее. О чем говорят результаты опыта?

1. Розовый цвет воды указывает на то, что марганцовка растворяется в воде.
2. Окрашивание идет по всем направлениям, значит, молекулы марганцовки и воды сталкиваются между собой и движутся беспорядочно (хаотически).
3. Окрашивание воды в стакане с теплой водой идет быстрее. Это означает, что в теплой воде хаотическое движение молекул и столкновения более интенсивны, чем в холодной.
4. Перемешивание веществ, проникновение их друг в друга указывает на то, что между молекулами есть расстояния.

Явление взаимного проникновения веществ друг в друга называют диффузией .

Беспорядочное движение частиц вещества, зависящее от степени его нагретости, называют тепловым . Хаотически движутся молекулы в газах. Движение молекул в жидкостях и твердых телах отличается от движения в газах, но тоже хаотично. Доказательством тому - диффузия.

Сидя в своей комнате, мы очень быстро по запаху пищи определяем, что готовит мама на кухне. Распространение запахов - это пример диффузии. В газах она идет быстрее, чем в жидкостях. Например, если бросить в стакан с водой кусочек сахара, то через некоторое время сахар растворится, и вся вода станет сладкой. Но на это потребуется время. Очень медленно идет диффузия в твердых телах. Нужны годы, чтобы частицы одного твердого тела проникли в другое.

Следует отметить огромную роль диффузии в природе и технике. В неживой природе - это непрерывное перемешивание газов в земной атмосфере, не позволяющее более тяжелым газам собираться в низинах. Это минерализация воды, т. е. растворение в ней различных неорганических (минеральных) веществ. Чистая, без этих веществ (дистиллированная), вода совершенно безвкусна и мало полезна для постоянного употребления в пищу. Важна диффузия при переносе питательных веществ и кислорода в растениях и других организмах. Путем диффузии осуществляется газообмен в легких и тканях животных. Кислород, содержащийся в воздухе, поступает в кровь, которая доставляет его к клеткам. Углекислый газ из клеток выделяется в кровь, а затем в окружающую среду. В технике диффузия используется для получения металлов с заданными свойствами. В первую очередь это стали и сплавы алюминия, широко применяемые в авиации. На диффузии основаны процессы пайки, сварки, склеивания материалов, метод обогащения урана - топлива для атомных электростанций и др.

Диффузия - только одно из явлений, подтверждающих хаотическое движение частиц вещества. Но есть и другие доказательства, с которыми вы познакомитесь позже.

Рассматривая под микроскопом пыльцу растений, английский ботаник Роберт Броун обнаружил беспорядочное и непрерывное движение ее частиц. Не зная, как объяснить увиденное, ученый решил, что частицы пыльцы живые. Броун провел опыт, взяв вместо пыльцы мелко истолченную глину. Все повторилось, как и в случае с пыльцой. Частички покрупнее двигались медленно, реже меняя направление движения. Мелкие частички двигались быстро, беспорядочно меняя направление из стороны в сторону. Кроме того, исследуя явление, Броун обнаружил, что в горячей воде частички движутся быстрее, чем в холодной.

Броун так и не смог объяснить причину физического явления, которое позже получило название броуновского движения. Но несмотря на это ботаник Броун прочно вошел в историю физики.

Позднее причина броуновского движения была точно установлена. Молекулы жидкости, двигаясь хаотично, ударяют со всех сторон по частичкам твердого тела. Различное число ударов с разных сторон заставляет частицы непрерывно и беспорядочно двигаться.

Броуновское движение экспериментально подтверждает реальность существования молекул и их движение.

§ 1 Броуновское движение

Вспомним, что вещество, которое является основой любого тела, состоит из мельчайших частиц - молекул. Но, как же ведут себя молекулы внутри вещества? Находятся в состоянии покоя или движутся?

Чтобы это выяснить, рассмотрим пример.

Пищу, для улучшения вкусовых качеств, солят. Соль - это твердые кристаллы. Попадая в жидкость, они растворяются и постепенно распространяются по всему объему пищи. Если бы частицы соли не могли перемещаться, то пища была бы соленой только в ограниченной области, а не везде. Аналогично происходит и с сахаром, который кладут в чай. Если мы попробуем опустить в горячую воду чайный пакетик и оставить его там на некоторое время, то мы увидим, что вода окрасится.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что частицы вещества находятся в постоянном движении. Такое движение в физике называется броуновским.

Это открытие сделал шотландский ученый Роберт Броун в 1827 году при исследовании пыльцы растений. Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и хаотически передвигаются с места на место. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколь угодно долго. Такое беспорядочное движение частиц было доказано в конце 19 века. В капле воды (если не давать ей высохнуть) движение крупинок можно наблюдать в течение многих дней, месяцев, лет. Оно не прекращается ни летом, ни зимой, ни днем, ни ночью. В кусках кварца, пролежавшего в земле тысячи лет, попадаются иногда капельки воды, замурованные в нем. В этих капельках тоже наблюдали броуновское движение плавающих в воде частиц.

§ 2 Диффузия

На основе постоянного беспорядочного движения молекул основано физическое явление - диффузия. Диффузия - это взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого. Это явление может происходить в газообразных телах (распространение запахов в воздухе), в жидких телах (кофе с молоком) и в твердых телах. Причем в газах молекулы одного вещества занимают промежутки между молекулами другого гораздо быстрее, чем в твердых телах.

Увидеть диффузию в твердом теле в нормальных условиях невозможно, потому что при обычной температуре она происходит слишком медленно. Однако она существует.

Например, очень гладко отшлифованные пластинки свинца и золота кладут одна на другую и ставят на них некоторый груз. При комнатной температуре за 4-5 лет золото и свинец взаимно проникают друг в друга на расстояние около 1 миллиметра.

Примером диффузии в природе может служить важный для жизнедеятельности организма процесс - дыхание. Именно благодаря диффузии кислород из легких попадает в кровь, а из крови - в органы и ткани организма.

Скорость протекания диффузии можно увеличить за счет повышения температуры. Ведь чай гораздо быстрее заваривается в горячей, а не в холодной воде. То есть при повышении температуры скорость передвижения молекул увеличивается и наоборот.

Таким образом, мельчайшие частицы любого вещества находятся в постоянном беспорядочном движении. На этом основано физическое явление - диффузия, скорость которой зависит от температуры.

§ 3 Кратко по теме урока

Итак, подведем итоги:

1.Вещество, которое является основой любого тела, состоит из мельчайших частиц - молекул.

2.Частицы вещества находятся в постоянном движении. Такое движение в физике называется броуновским.

3.На основе постоянного беспорядочного движения молекул основано физическое явление - диффузия. Диффузия - это взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого.

4.Это явление может происходить:

В газообразных телах (распространение запахов в воздухе);

В жидких телах (кофе с молоком);

В твердых телах.

5.В газах молекулы одного вещества занимают промежутки между молекулами другого гораздо быстрее, чем в твердых телах.

6.Увидеть диффузию в твердом теле в нормальных условиях невозможно, потому что при обычной температуре она происходит слишком медленно.

7.Скорость протекания диффузии можно увеличить за счет повышения температуры.

Список использованной литературы:

1. Физика. Химия. 5-6 классы. Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С. – М.: Дрофа, 2011.
2. Физика. 7 класс: Учебник для общеобразоват.учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2006.
3. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразоват.учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
4. Занимательная физика. Я. Перельман
5. Физика. 7 класс. Учебник. Гуревич А. Е.

Использованные изображения:

ПОЖАЛУЙСТА решите по физике. А 1. Мельчайшая частица вещества называется… 1. атом. 2. молекула. 3. ион. 4. электрон. А 2.Явление диффузии

подтверждает тот факт, что… 1. молекулы всех веществ неподвижны. 2. молекулы взаимодействуют. 3. молекулы всех веществ непрерывно движутся, между ними есть промежутки. 4. молекулы состоят из мельчайших частиц. А 3. Может ли водород быть твёрдым? 1. Нет, не при каких условиях. 2. Да, при определённых условиях. 3. Может находиться только в газообразном и жидком состоянии. 4. Среди приведённых ответов нет верного. А 4. Какая из приведённых формул позволяет определить путь при равномерном прямолинейном движении? 1. S = v: t. 2. S = v ∙ t. 3. v = S/t. 4. v = S t. А 5. Масса первой жидкости равна массе второй жидкости. Сравните их плотности, если объём второй жидкости в 3 раза больше, чем первой. 1. Плотности одинаковые. 2. Плотность первой жидкости в 3 раза больше. 3. Плотность второй жидкости в 3 раза больше. 4. Плотность первой жидкости в 3 раза меньше. А6. Выразите давление 380 мм рт. ст. в Паскалях. 1. 50500Па. 2. 101000 Па. 3. 202000 Па. 4. 380000 Па. А7.Сравните выталкивающие силы, действующие на одинаковые по объёму шарики, расположенные в разных точках жидкости. 1. На нижний шарик больше. 2. Больше на средний шарик. 3. На верхний больше. 4. Выталкивающие силы одинаковые. А 8. Какой энергией обладает скатывающиеся с горки санки? 1. Потенциальной. 2. Кинетической. 3 Кинетической и потенциальной. 4. Потенциальной, кинетической и внутренней. В 1. На тело массой 2кг действуют вдоль одной прямой силы 10 Н и 15 Н, направленные в противоположные стороны. Тело переместилось на 50 см. Определите какую работу совершила равнодействующая сила. В 2. При помощи подвижного блока поднимают ведро с песком весом 100Н на высоту 10 м. Какую по величине работу совершают при этом? С.1 Моторы электровоза при движении со скоростью72 км/ч потребляют мощность 4000 кВт. Определите силу тяги моторов при КПД равном 60%.

Одно из основных положений молекулярно-кинетической теории строения вещества

заключается в том, что «частицы вещества (атомы или молекулы) находятся в непрерывном
хаотическом движении». Что означают слова «хаотическое движение»?
1) Движение частиц никогда не прекращается.
2) Движение частиц не подчиняется никаким законам.
3) Частицы вещества все вместе движутся то в одном направлении, то в другом.
4) Нельзя выделить какое-либо определённое направление движения частиц вещества.

окружающего их газа или жидкости.Б. Скорость движения броуновской частицы примерно равна скоростиструктурных частиц вещества, в котором она находится.В. В жидкости броуновские частицы движутся медленнее, чем в газах при тойже температуре.Какое (-ие) утверждение верно?1)верно только А
3)верно только В
2)верно только Б
4)все утверждения верны

Диффузия. Для наблюдения явления диффузии бросим несколько крупинок краски в высокий сосуд с водой, и они опустятся на дно. Вскоре вокруг них образуется облачко окрашенной воды. Оставим сосуд в покое на несколько недель в прохладной темной комнате. Наблюдая за сосудом всё это время, мы обнаружим постепенное распространение окраски по всей высоте сосуда. Говорят, что происходит диффузия краски в воду.

Как объясняется диффузия? Частицы веществ, беспорядочно двигаясь, проникают в промежутки друг между другом. Это и означаетсамостоятельное смешивание веществ – диффузию.

Запах духов или бензина довольно быстро распространяется по комнате или гаражу. Так происходит потому, что духи и бензин испаряются – переходят в газообразное состояние, а диффузия в газах происходит быстро: за секунды-минуты. Заметно медленнее диффузия протекает в жидкостях: за недели-месяцы, а в твёрдых телах – очень медленно: за годы-столетия.

Скорость движения частиц и температура. При проведении опытов было замечено, что в тёплой комнате диффузия протекает быстрее. Например, на солнечном подоконнике диффузия краски в воду завершается заметно раньше (см. рисунки). Кстати, при повышении температуры броуновское движение также ускоряется.

Как же объяснить ускорение этих явлений? Объяснение одно: повышение температуры тела приводит к увеличению скорости движения составляющих его частиц.

Итак, каковы же выводы из опытов? Самостоятельное движение частиц веществ наблюдается при любой температуре. Однако при повышении температуры движение частиц ускоряется, что приводит к возрастанию их кинетической энергии (см. § 6-д). В результате эти более «энергичные» частицы ускоряют протекание диффузии, броуновского движения и других явлений, например, испарения и растворения.

Проверьте свои знания:

1. Какова цель изучения этого параграфа?
2. Опишите, что нового открыл Броун.
3. Какова вторая заслуга Броуна перед своими последователями и наукой в целом?
4. Нам потребуется сделать предположение (выдвинуть гипотезу), чтобы...
5. В чём состоит объяснение явления броуновского движения?
6. Почему движение спор на воде казалось Броуну не имеющим причины?
7. Ни молекулы воды, ни спора не являются шарами. Это – одна из причин того, что на рисунке мы видим...
8. Что моделируют составные части рассмотренной нами модели?
9. Охарактеризуйте действие шариков на шар в нашей модели.
10. Необходимое условие перескока шара на новое место – наличие...
11. Опишите подготовительный этап опыта по наблюдению диффузии.
12. Что мы сможем увидеть практически сразу же?
13. Что мы увидим в течение нескольких недель?
14. Дайте объяснение явлению диффузии.
15. Диффузия – это...
16. По сравнению с диффузией в жидкостях, диффузия в газах всегда...
17. При повышении температуры ускоряется диффузия и...
18. Что приводит к возрастанию скорости движения частиц?
19. О чём говорит тот факт, что броуновское движение и диффузия наблюдаются и в холодной, и в тёплой комнате?
20. Увеличение скорости частиц означает увеличение их...
21. Ускорение каких ещё явлений мы можем наблюдать при повышении температуры?