Рух молекул
Броунівський рух
Вічна “танець” плаваючих частинок. Одного разу – було це в Англії в 1827 році – ботанік Роберт Броун розглядав у мікроскоп плаваючі у воді крихітні частинки квіткового пилку. І раптом він помітив, що ці частки перебувають у безперервній безладної “танці” (рис. 6.1).
Броунівський рух
Вчений припустив, що частинки пилку рухаються тому, що вони живі. Бажаючи перевірити це припущення на досвіді – Броун слідував науковому методу, – вчений замінив частинки пилку частинками сажі. Але й вони “танцювали” без втоми.
Значить, для пояснення загадкового руху частинок, яке назвали броунівським рухом, потрібна була нова гіпотеза. Але ні сам Броун, ні інші вчені не могли тоді її запропонувати.
Чим пояснюється броунівський рух? Нову гіпотезу підказало спостереження: вчені помітили, що чим менше плаваючі у воді частинки, тим швидше вони рухаються.
Тоді виникло припущення, що броунівський рух обумовлено ударами молекул води, які невпинно хаотично рухаються. Молекули води вдаряють по плаваючій частинці з різних сторін, через що частка отримує поштовхи то в одну, то в іншу сторону. Викликане цими поштовхами рух частинки тим помітніше, чим менше частка, – подібно до того, як удари хвиль качають човен, але нечутливі для великого корабля.
Теорія броунівського руху, заснована на припущенні, що воно обумовлено ударами молекул, була створена на початку 20-го століття. Наслідки цієї теорії підтвердилися на досвіді, завдяки чому броунівський рух став досвідченим підтвердженням молекулярної будови речовини і руху молекул.
Досліди показали також, що при нагріванні інтенсивність броунівського руху збільшується. Це означає, що при підвищенні температури швидкість хаотичного руху молекул зростає.
Тому хаотичний рух молекул називають тепловим рухом.
Інтенсивність теплового руху молекул за нашими звичайними мірками настільки велика, що важко піддається уяві. Певне уявлення про це ви зможете отримати, прочитавши розділ “Буря в склянці води”.
Дифузія
Існують і інші явища, що вказують на рух молекул. Розглянемо одне з них.
Поставимо досвід
Наллємо в високий скляну посудину блакитний водний розчин мідного купоросу (сульфату міді). Поверх цього розчину дуже обережно – так, щоб не змішати дві рідини, – наллємо чисту воду. Межа розділу рідин спочатку буде різкою (рис. 6.2, а).
Дифузія в рідині
Залишимо посудину в спокої і будемо спостерігати за ним протягом декількох днів. Ми помітимо, що межа розділу рідин почне поступово розмиватися (рис. 6.2, б, в), а через кілька тижнів вся рідина в посудині буде рівномірно забарвлена в блідо-блакитний колір (рис. 6.2, г). Це доводить, що молекули мідного купоросу поступово проникають у воду, а молекули води – в мідний купорос. Звідси випливає, що молекули рідини безперестанку рухаються.
Взаємне проникнення частинок однієї речовини в іншу, обумовлене рухом молекул, називають дифузією (від лат. “Дифузії” – поширення, розтікання).
Дифузія також є досвідченим підтвердженням руху молекул.
Досліди показують, що дифузія відбувається не тільки в рідинах, але і в газах, а також у твердих тілах. Це означає, що молекули всіх тіл знаходяться у невпинному хаотичному русі.
Дифузія відіграє велику роль в диханні і харчуванні живих організмів. Так, саме завдяки дифузії кисень проникає в клітини живих істот, а з них виділяється вуглекислий газ.
З якими швидкостями рухаються молекули? На початку 20-го століття вчені змогли виміряти на досвіді швидкість хаотичного (теплового) руху молекул. Результат здивував багатьох: виявилося, наприклад, що в навколишньому нас повітрі молекули носяться зі швидкістю рушничних куль (сотні метрів в секунду).
Чому ж ми не відчуваємо своєю шкірою ударів молекул? А ми їх відчуваємо! Але так як молекули надзвичайно малі, а їхні удари – дуже і дуже часті, “барабанний дріб” ударів молекул ми відчуваємо як постійний тиск повітря. Докладніше про це розказано в § 19. Тиск рідин і газів. Закон Паскаля.
(2 votes, average: 4.50 out of 5)