Рух часток речовини

Найбільш яскравим експериментальним підтвердженням представлень молекулярно-кінетичної теорії про безладний рух атомів і молекул є броунівський рух.

Рисунок 2.3а. Рисунок 2.3б.

У 1827 р. шотландський ботанік Р. Броун, вивчаючи рослини за допомогою мікроскопа, виявив дуже незвичайне явище. Плаваючі на воді спори (дрібне насіння деяких рослин) при спостереженні за ними в мікроскоп стрибкоподібно рухалися без видимих на те причин (див. рисунок 2.3а). Броун спостерігав цей рух декілька днів, проте так і не зміг дочекатися його припинення. Він його детально описав, але пояснити так і не зміг. Згодом це явище назвали броунівським рухом.

Пояснюється це явище таким чином. Молекули завжди знаходяться в постійному хаотичному русі. Вони безладно стикаються з іншими молекулами. Натрапляючи на спори, молекули викликають їх стрибкоподібні переміщення, що Броун і спостерігав в мікроскоп. А оскільки молекули в мікроскоп не видно, той рух спор здавався Броуну безпричинним.

На рисунку 2.3б зображена модель броунівського руху. Безліччю дрібних кульок позначені молекули води, а великою кулею - спора. Кількість ударів молекул об спору ліворуч і справа, згори і знизу, спереду і ззаду не завжди однаково. Під дією "переваги" ударів з якого-небудь одного боку спора перескакуватиме з місця на місце.

Рисунок 2.4.

В результаті швидкість броунівської частки безладно міняється по модулю і напряму, а її траєкторія є складною зигзагоподібною кривою (рис. 2.4). Теорія броунівського руху була створена. А Ейнштейном в1905 р. Експериментально теорія Ейнштейна була підтверджена в дослідах французького фізика ж. Перрена.

Дифузія

Самостійний рух часток речовини служить поясненням і ще одного фізичного явища. Розглянемо його на досліді.

У високу посудину з водою кинемо декілька крупинок марганцівки (рис 2.5). Вони опустяться на дно посудини, і навколо них незабаром утворюється фіолетова хмарка забарвленої води. Залишимо посудину в спокої на декілька годин. Спостерігаючи за нею весь цей час, ми виявимо поступове поширення забарвлення по усій висоті посудини. Говорять, що відбувається дифузія фарби у воду

Рисунок 2.5.

Дифузією називається взаємне проникнення речовин, що відбувається внаслідок безладного руху молекул речовини. Слово дифузія в перекладі з латинської мови означає розтікання, поширення.

Дифузія пояснюється таким чином. Частки речовин, безладно рухаючись, проникають в проміжки один між одним, що і означає змішування речовин. Найшвидше дифузія відбувається в газах. Повільніше - в рідинах, а в твердих тілах - зовсім повільно: роками. Відомий, наприклад, наступний дослід. Дві гладко відшліфовані пластини із золота і свинцю пролежали одна на одній близько 5 років. За цей час золото і свинець продифундували (проникли) один в одного на глибину близько 1 мм.

Дифузія має велике значення в житті людей і тварин. Так, наприклад, кисень з довкілля завдяки дифузії проникає всередину організму через шкіру людини. Поживні речовини завдяки дифузії проникають з кишечника в кров.

Завдання:

Налийте в склянку холодну воду і опустите в неї крупинку марганцівки. Не перемішуючи воду, визначите, через який час молекули марганцівки потраплять у верхній шар води. Поясните спостережуване явище.