"Физика (в 2 частях)", Генденштейн Л.Э., Булатова А.А., Корнильев И.Н., Кошкина А.В.; под ред. Орлова В.А.
Вещество состоит из мельчайших частиц — атомов и молекул, между которыми есть промежутки. Частицы непрерывно и хаотично движутся, взаимодействуют друг с другом, притягиваясь и отталкиваясь. Эти представления объясняют диффузию — взаимное проникновение веществ, а также броуновское движение взвешенных частиц. При повышении температуры движение частиц усиливается, поэтому диффузия обычно идёт быстрее.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Молекула — мельчайшая частица вещества, сохраняющая его химические свойства. Молекулы состоят из атомов, соединённых между собой определённым образом. Это понятие помогает объяснить, почему вещество сохраняет свои свойства даже тогда, когда его частицы невозможно увидеть.
Атом — частица, из которой состоят молекулы и некоторые вещества непосредственно. Атомы разных химических элементов отличаются составом и свойствами. Понятие атома нужно, чтобы понимать, из каких более мелких составляющих построены молекулы и вещества.
Диффузия — взаимное проникновение частиц одного вещества между частицами другого вследствие их движения. Например, частицы запаха постепенно распространяются по комнате. Это явление показывает, что частицы движутся и между ними есть свободное пространство.
Броуновское движение — непрерывное хаотическое движение мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе, вызванное ударами молекул. Такая частица видна лучше, чем отдельные молекулы, поэтому её движение можно наблюдать. По нему судят о движении невидимых молекул окружающей среды.
Наблюдаемые явления показывают, что вещество не является сплошным. Если капля краски окрашивает большой объём воды, её частицы должны распространяться в промежутки между частицами воды. Значит, у вещества есть частичное строение: оно состоит из очень маленьких частиц, разделённых промежутками.
Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении, потому что получают и передают энергию при столкновениях. Направления их движения постоянно меняются, поэтому отдельные частицы не летят по прямой в течение долгого времени. При повышении температуры средняя энергия движения увеличивается, и частицы перемещаются интенсивнее.
Частицы вещества взаимодействуют друг с другом, поскольку между ними действуют силы. На некотором расстоянии преобладает притяжение, удерживающее частицы рядом и не позволяющее телу легко распасться. При сильном сближении усиливается отталкивание, поэтому частицы не могут занять одно и то же место.
Диффузия возникает потому, что частицы одного вещества беспорядочно движутся и постепенно попадают в промежутки между частицами другого. При этом вещества перемешиваются без внешнего перемешивания ложкой или потоком. Нагревание обычно ускоряет диффузию, так как движение частиц становится более интенсивным.
Броуновская частица получает многочисленные удары со стороны молекул жидкости или газа. С разных сторон эти удары не уравновешиваются каждое мгновение, поэтому частица смещается то в одну, то в другую сторону. Её беспорядочное движение служит косвенным доказательством непрерывного движения молекул.
| Явление | Что наблюдают | Какое свойство частиц оно подтверждает |
|---|---|---|
| Диффузия в газах | Запах или другое газообразное вещество распространяется по всему доступному объёму | Частицы газа непрерывно движутся и могут проникать между частицами другого газа |
| Диффузия в жидкостях | Растворённое вещество постепенно распределяется по объёму жидкости | Частицы жидкости и растворённого вещества движутся, а между ними есть промежутки |
| Броуновское движение | Мелкая частица в неподвижной жидкости или газе беспорядочно перемещается | Молекулы среды непрерывно движутся и ударяют по взвешенной частице |
Сначала найдите в таблице наблюдаемое явление, а затем сопоставьте его с выводом о частицах. Диффузия показывает перемещение и взаимное проникновение частиц, а броуновское движение — действие невидимых ударов молекул на видимую частицу.
После открытия флакона запах постепенно распространяется по комнате. Воздух в комнате может казаться неподвижным, но его молекулы постоянно движутся. Нужно определить, какое явление объясняет распространение запаха.
Ответ: запах распространяется вследствие диффузии в газе. Её причиной является непрерывное хаотическое движение молекул пахучего вещества и воздуха. Поэтому запах со временем ощущается в разных местах комнаты.
В двух сосудах находятся жидкости разной температуры, и в обеих растворено одинаковое вещество. Нужно выяснить, где растворённое вещество будет распространяться быстрее. Считаем, что остальные условия, например объём и состав жидкостей, одинаковы.
Ответ: диффузия быстрее идёт в сосуде с более тёплой жидкостью. Повышение температуры усиливает движение частиц. Поэтому они быстрее распределяют растворённое вещество по всему объёму.
Мелкая частица, взвешенная в воде, движется беспорядочно даже в неподвижной жидкости. Нужно объяснить причину этого движения и определить, что произойдёт при нагревании воды. Важно рассматривать не движение воды как целого, а удары её молекул по частице.
Ответ: наблюдается броуновское движение, вызванное ударами молекул воды. При нагревании молекулы начнут двигаться интенсивнее и будут сильнее воздействовать на частицу. Обычно её хаотическое движение станет более быстрым и заметным.
Ошибка: считать, что молекулы неподвижны, если тело кажется неподвижным. Так думают, потому что отдельные движения частиц не видны глазом, а тело в целом сохраняет форму. Проверьте себя: вспомните, что хаотические движения могут взаимно компенсироваться на уровне всего тела.
Ошибка: объяснять диффузию тем, что молекулы «хотят» перемешаться. Такое объяснение заменяет физическую причину образным выражением. Проверьте себя вопросом: какое движение частиц приводит их в новые промежутки и сталкивает друг с другом?
Ошибка: считать, что при нагревании увеличиваются сами молекулы. Нагревание обычно усиливает движение частиц, а не меняет их размеры. Проверьте себя: связывайте повышение температуры прежде всего с увеличением энергии движения.
Ошибка: путать броуновское движение с движением молекул. Молекулы движутся постоянно, а броуновским называют движение взвешенной частицы, которое вызывают их удары. Проверьте себя: определите, какая именно частица видна и что заставляет её двигаться.
Для понимания строения вещества полезно знать агрегатные состояния: твёрдое тело, жидкость и газ отличаются характером движения и расположения частиц. Температура характеризует тепловое состояние тела и связана с интенсивностью движения его частиц. Поэтому изменение температуры влияет на скорость диффузии и другие тепловые явления.
Представления о частицах понадобятся при изучении тепловых явлений и давления газов. Они также подготавливают к теме строения атома, где рассматриваются состав и свойства атомов. Одна и та же модель частиц помогает объяснять свойства веществ на разных уровнях.
Из чего состоят вещества?
Вещества состоят из мельчайших частиц — атомов, молекул или других частиц. Между ними есть промежутки, а сами частицы непрерывно движутся и взаимодействуют.
Почему вещества не распадаются на отдельные частицы?
Между частицами действуют силы притяжения, которые удерживают их вместе. При слишком сильном сближении начинают действовать силы отталкивания, поэтому частицы не слипаются полностью.
Почему диффузия происходит быстрее при нагревании?
При нагревании частицы движутся быстрее и чаще перемещаются между частицами другого вещества. Поэтому взаимное проникновение веществ происходит интенсивнее.
Чем броуновское движение отличается от движения молекул?
Молекулы движутся сами, непрерывно и хаотично. Броуновским называют наблюдаемое движение достаточно крупной частицы, взвешенной в жидкости или газе, под ударами молекул.
Что подтверждает броуновское движение?
Оно подтверждает, что молекулы жидкости или газа непрерывно движутся. Беспорядочные удары молекул заставляют видимую взвешенную частицу двигаться в разных направлениях.
2. Строение вещества
