Молекулярна фізика

Будова фізичних тіл з давніх-давен цікавила людство. Ще 2500 років тому давньогрецький вчений Демокрит стверджував, що всі тіла складаються з молекул (у перекладі “маленька маса”), молекули складаються з атомів (у перекладі “неподільний”). Наприкінці XIX ст. існування таких частинок було доведено наукою. Так зародилася молекулярно-кінетична теорія з метою пояснити будову та властивості речовини на основі уявлення про те, що речовина складається з дрібних частинок молекул, які безперервно рухаються та взаємодіють одна з одною.

У XVIIІ ст. прихильник і пропагандист МКТ М. Ломоносов сформулював основні положення цієї теорії, які не зазнали суттєвих змін і до сьогодні.                  

    Молекулярна фізика – це розділ фізики, який вивчає будову, фізичні властивості та агрегатні стани речовини на основі їх мікроскопічної (молекулярної) будови.

Основні положення МКТ:

1. Усі речовини складаються з частинок – атомів, молекул, йонів, тобто мають дискретну будову; між частинками є проміжки.
2. Частинки речовини перебувають у невпинному безладному (хаотичному) русі; такий рух називають тепловим.
3. Частинки взаємодіють одна з одною (притягуються і відштовхуються).

    Атом – найменша частинка хімічного елемента, яка зберігає  хімічні властивості.

Кожному хімічному елементу відповідає певний атом, який позначають символом елемента (атом Гідрогену Н, атом Карбону С, атом Урану U).

Атом має складну структуру та являє собою ядро, оточене хмарою електронів. Кількість електронів в атомі дорівнює кількості протонів у його ядрі. Заряд електрона за модулем дорівнює заряду протона, тому атом є електрично нейтральним.

   Молекула – найменша частинка речовини, яка має хімічні властивості цієї речовини та складається з атомів.

Інтерактивна вправа!!!

Поєднайте  відомі дослідження вчених з їх фотопортретами

Дифузія та її застосування

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

Вперше процеси дифузії описав німецький фізіолог А. Фік у 1855 році. У будь­-яких середовищах швидкість дифузії збільшується з підвищенням температури і тиску.

У 1827 р. англійський ботанік Роберт Броун спостерігав під мікроскопом рух спор рослин в краплі рідини. Траєкторія руху кожної частинки була ламаною лінією. У другій половині ХІХ століття було доведено, що причиною броунівського руху є хаотичні удари молекул об спори рослин. Причиною виникнення дифузії є тепловий рух частинок (атомів, молекул, іонів, тощо.) Причому рухомі частинки під час дифузії, завжди поширюються рівномірно по всьому наданому обсягу.

Де застосовують дифузію?

Приклади ми можемо спостерігати практично скрізь в повсякденному житті: і в побуті, і в живій природі. Це поширення запахів, склеювання різних твердих предметів, перемішування рідин. Дифузійні процеси надзвичайно важливі для одержання та оброблення деяких матеріалів. Дифузія у твердих тілах забезпечує з’єднання металів під час зварювання, паяння, нікелювання. За допомогою дифузії поверхневий шар металевих виробів насичують вуглецем, забезпечуючи їх міцність.

Дифузія в газах, рідинах та твердих тілах

Броунівський рух

Броунівський рух – невпорядкований рух мікрочастинок у рідині або газі, зумовлений хаотичним рухом молекул середовища. Роберт Броун (1773–1858) першим спостерігав це явище в 1827 р. Розглядаючи в мікроскоп завислі у воді пилкові зерна, Броун помітив, що вони безперервно рухаються, постійно змінюючи швидкість.

          Яка причина броунівського руху?

Причина броунівського руху – хаотичний рух молекул середовища. Рухаючись, мікрочастинки середовища безперервно бомбардують завислу в ньому макрочастинку. Молекули молекули газу або рідини рухаються хаотично, тому їх удари призводять броунівську частку в безладний рух: броунівська частинка швидко змінює свою швидкість за напрямом і за величиною. Інтенсивність броунівського руху також зростає зі зменшенням розміру і маси частинок, а також при зменшенні в’язкості середовища. Таким же чином рухаються частинки фарби у воді, пилинки в променях світла (хоча на рух пилинок також впливають і мікропотоки в повітрі) тощо.

Броунівський рух, його характеристика 

Перевірте свої знання !!!

Встановити  відповідність між агрегатним станом речовини та  його властивостями