§ 1. Основные положения молекулярно-кинетической теории
1. В одном из учебников, изданном в 1885 г., можно прочитать: «Твёрдый атом… живёт в виде невероятной, но всё ещё неопровергнутой гипотезы… Однако несравненно правдоподобнее теория, по которой материя… непрерывна, то есть не состоит из частиц с промежутками». Какие аргументы вы можете привести автору этих строк, чтобы доказать существование мельчайших частиц вещества?
Докажем существование мельчайших частиц вещества двумя простыми экспериментами.
Первый из них: положим кубик сахара в воду, он постепенно начнет растворяться. Во время этого процесса мы и увидим мельчайшие частицы, из которых состоит кубик сахара.
Второй эксперимент: раздавим кусочек почвы средних размеров. Сделав это, увидим, что он состоит из мельчайших частиц.
2. Представьте себе, что ваш друг скептически относится к атомам и молекулам и полагает, что броуновское движение не является доказательством их существования. Он считает, что движение взвешенных в жидкости или газе частиц может быть также хорошо объяснено движением потоков воздуха или жидкости, их окружающих. Какие аргументы вы можете привести против такой интерпретации экспериментальных наблюдений (рис. 12)?
При таком эксперименте направление движения частиц будет совпадать с направлением потока воды или воздуха, следовательно, оно будет направленным, а не беспорядочным. Броуновское же движение является беспорядочным движением частиц.
3. Почему броуновское движение заметно лишь у частиц с малыми размерами (d ≤ 1 мкм) и массой?
Броуновское движение — результат действия на малую частицу многочисленных ударов о нее молекул жидкости или газа. Молекулы движутся беспорядочно, поэтому импульсы молекул, действующих на броуновскую частицу, также беспорядочны, и суммарный импульс действия на частицу будет очень мал. Поэтому мы сможем наблюдать движение мельчайших частиц, размером (d ≤ 1 мкм). Чем мельче частицы, тем интенсивнее их движение.
4. Почему стеклянную хорошо притёртую пробку трудно вынуть из горлышка стеклянного флакона?
Т.к. расстояния между молекулами пробки и флакона чрезвычайно малы (можно сравнить с размерами самих молекул), то на таком расстоянии сила притяжения между молекулами является очень большой, это и мешает вытянуть стеклянную пробку.
5. Дополните схему в кратких выводах, добавив опытные обоснования основных положений молекулярно-кинетической теории.
Между частицами действуют силы притяжения и отталкивания.
Взаимодействие мельчайших частиц между собой зависит от состояния вещества: жидкое, твердое или газообразное.