Молекулярна фізика
Всі тіла складаються з молекул, атомів і елементарних частинок, які розділені проміжками, безладно рухаються і взаємодіють один з одним.
Кінематика і динаміка допомагають нам описати рух тіла і визначити силу, що є причиною цього руху. Однак на багато питань механіка відповідь дати не може. Наприклад, з чого складаються тіла? Чому при нагріванні багато речовин стають рідкими, а потім випаровуються? І, взагалі, що таке температура і теплота?
На подібні питання намагався відповісти давньогрецький філософ Демокріт 25 століть тому. Не ставлячи ніяких дослідів, він дійшов висновку, що тіла тільки здаються нам суцільними, а насправді вони складаються з найдрібніших частинок, розділених порожнечею. Вважаючи, що роздрібнити ці частинки не можна, Демокріт назвав їх атомами, що в перекладі з грецького означає неподільні. Він же припустив, що атоми можуть бути різними і знаходяться в постійному русі, але ми не бачимо цього, тому вони дуже малі. На жаль, вчення Демокрита було скоро забуте, а прийшло йому на зміну вчення Аристотеля стверджувало, що всі тіла можна дробити до нескінченності, а всі речовини можуть перетворюватися один в одного.
У XVII столітті науковці знову починають віддавати перевагу атомістичної теорії Демокріта. Французький філософ П. Гассенді, відкинувши вчення Аристотеля, відповідає на дуже складне питання – скільки має бути типів атомів, щоб з них можна було зробити, здавалося б, нескінченне різноманіття речовин. Він припустив, що речовини можна робити не тільки з однакових атомів, а й з однакових груп атомів різних типів. Ці групи атомів Гассенди назвав молекулами, що в перекладі з латинської означає зменшене від слова “маса”. Очевидно, що, поєднуючи атоми декількох десятків типів в різних комбінаціях, можна зробити практично нескінченне число різних молекул. Цим і пояснюється таке розмаїття оточуючого нас світу.
Великий внесок у розвиток молекулярно-кінетичної теорії зробив М. В. Ломоносов. На відміну від Гассенди, вважало, що тепло і холод – це одні з атомів, що складають тіла, Ломоносов вперше припустив, що теплота відображає рух атомів тіла. Крім того, він ввів поняття простих і складних речовин, молекули яких складаються з однакових і різних атомів, відповідно. Деякий час по тому англійський учений Д. Дальтон показав, що існують хімічні закономірності, які можна пояснити, тільки використовуючи уявлення про атоми. Після цього в існуванні атомів вже ніхто з учених не сумнівався.
Таким чином, згідно атомістичної теорії будови речовини, щонайменшої часткою речовини, що зберігає всі його хімічні властивості, є молекула. Розміри навіть великих молекул, що складаються з тисяч атомів, так малі, що їх можна побачити у світловий мікроскоп. Численні досліди і теоретичні розрахунки показують, що розмір атомів становить близько 10-10 м. Розмір молекули залежить від того, зі скількох атомів вона складається, і як вони розташовані один щодо одного. Так, розмір молекули води дорівнює близько 3.10-10 м.
У кожній видимої піщині або крапельці речовини міститься величезна кількість молекул. Наприклад, в дощовій краплі об’ємом 10-9 м3 міститься 3,3.1019 молекул води, а в крихітній піщинці звичайної кухонної солі об’ємом 10-12 м3 – 2,2.1016 молекул або в чотири мільйони разів більше, ніж людей на Землі.
Щоб ще більш наочно уявити собі, як щільно упаковані молекули, проведемо такий уявний експеримент: виллємо літр молока в океан і почекаємо поки час, вітри і течії розмішають наше молоко по всьому світовому океану. Об’єм води в світовому океані становить близько 1,4.1021л, а число молекул в одному літрі молока – 3.1025. Тому, якщо через деякий час з будь-якого місця в океані взяти літр води, то в ньому виявиться близько 2.104 молекул з нашого пакету молока.
Таким чином, усередині кожної піщинки і крапельки існує свій мікросвіт взаємодіючих між собою трильйонів молекул. Закономірності цього світу молекул вивчає молекулярна фізика.
Питання для повторення:
– Як зародилася і розвивалася атомістична теорія будови речовини? – Що таке молекули, і які їхні розміри?
(1 votes, average: 5.00 out of 5)