Физика 8 класс учебник Перышкин, Иванов - страница 5

   Любое вещество состоит из элементарных частиц — атомов и молекул, разделенных пустотой. Эти частицы находятся в непрерывном, случайном движении, интенсивность которого растет с температурой (тепловое движение). Между частицами действуют силы притяжения и отталкивания, зависящие от расстояния.

   • Фотографии атомов и молекул, полученные с помощью электронного микроскопа и ионного проектора.
   • Изображения мельчайших частиц материи, таких как атомы и молекулы, запечатленные с помощью электронного микроскопа и ионного проектора.
   • Визуальные данные атомов и молекул, полученные благодаря применению электронного микроскопа и ионного проектора.
   • Механическое дробление веществ (например, измельчение мела) — демонстрирует, что вещество можно разделить на более мелкие части.
   • Процесс измельчения материалов (например, мела) на более мелкие составляющие наглядно показывает, что любое вещество поддается делению.
   • Физическое разрушение веществ (как, например, растирание мела) служит доказательством возможности их разделения на более мелкие фрагменты.
   • Испарение жидкостей — показывает, что частицы вещества могут покидать его поверхность.
   • Процесс превращения жидкости в пар наглядно демонстрирует, что составляющие ее частицы способны отрываться от поверхности.
   • Наблюдение за испарением жидкостей свидетельствует о том, что их мельчайшие элементы могут переходить в газообразное состояние, покидая исходную фазу.
   • Расширение тел при нагревании — связано с увеличением расстояния между частицами.
   • Увеличение размеров объектов при повышении температуры обусловлено возрастанием промежутков между их составляющими частицами.
   • Когда тела нагреваются и расширяются, это происходит потому, что их мельчайшие элементы начинают располагаться дальше друг от друга.
   • Диффузия — взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого (например, распространение запахов в воздухе или растворение сахара в чае).
      Диффузия представляет собой процесс, при котором молекулы одного вещества свободно перемещаются и проникают в пространство между молекулами другого вещества. Примерами могут служить распространение ароматов в воздухе или растворение кристаллов сахара в жидкости.
   • Взаимное смешивание веществ на молекулярном уровне, известное как диффузия, происходит, когда частицы одного вещества проникают в структуру другого. Типичные примеры — распространение запахов или растворение сахара в чае.
   • Закон Дальтона (закон кратных соотношений): при образовании из двух элементов различных веществ массы одного из элементов в разных соединениях находятся в кратных отношениях.
      Согласно закону Дальтона, если два элемента образуют несколько различных соединений, то массы одного из этих элементов, соединяющиеся с фиксированной массой другого элемента, соотносятся друг с другом как простые целые числа.
   • Закон кратных соотношений, сформулированный Дальтоном, гласит, что при образовании нескольких соединений из одних и тех же элементов, массы одного элемента, реагирующие с постоянной массой другого, будут относиться друг к другу как небольшие целые числа.

   Диффузия:
   Диффузия наглядно демонстрирует, что все вещества состоят из постоянно движущихся частиц. Эти частицы способны проникать в свободные пространства, существующие между частицами другого вещества.
   Суть диффузии в том, что частицы вещества не стоят на месте, а перемещаются, заполняя собой пустоты между частицами другого вещества.

   Броуновское движение:
   Броуновское движение — это хаотичное, беспорядочное движение мелких частиц, которые находятся во взвешенном состоянии в жидкости или газе. Этот эффект был впервые замечен Р. Броуном в 1827 году при наблюдении за спорами плауна в воде.
   Причиной такого движения является постоянное и неравномерное воздействие молекул окружающей среды (жидкости или газа) на взвешенную частицу. Эти удары не компенсируют друг друга, вызывая ее перемещение.

   Опыт Штерна (1920 год):
   Опыт Штерна, проведенный в 1920 году, позволил впервые измерить скорость движения молекул. В эксперименте использовалась установка с двумя быстро вращающимися цилиндрами. Атомы серебра, испаряющиеся с нагретой платиновой проволоки, оседали на поверхности внешнего цилиндра.
   Благодаря вращению цилиндров, осевшая на них полоска серебра оказалась смещенной и неоднородной по толщине. Это наблюдение подтвердило, что атомы серебра двигались с разными скоростями.

   Существование и поведение материи, описываемое третьим положением молекулярно-кинетической теории (МКТ), подтверждается следующими эмпирическими данными и наблюдениями:
   • Форма и структура: Твердые и жидкие тела существуют благодаря силам притяжения, которые удерживают их составляющие частицы.
   • Реакция на деформацию: Упругость материалов демонстрирует, как силы притяжения доминируют при растяжении, а силы отталкивания — при сжатии.
   • Поведение на границе раздела: Поверхностное натяжение жидкостей является следствием того, что молекулы на поверхности испытывают притяжение со стороны внутренних молекул.
   • Взаимодействие разных веществ: Явления склеивания и смачивания свидетельствуют о силах взаимодействия между частицами различных материалов.
   • Экспериментальное подтверждение: Опыт со свинцовыми цилиндрами наглядно демонстрирует прочность сцепления, обусловленную межмолекулярным притяжением.
   • Сопротивление сжатию: Высокая сопротивляемость жидкостей и твердых тел сжатию объясняется действием сил отталкивания, которые препятствуют уменьшению расстояния между частицами.
   • Порядок в кристаллах: Упорядоченное расположение частиц в кристаллических структурах является результатом установления баланса между силами притяжения и отталкивания.

   Атомы имеют чрезвычайно малые размеры — порядка 10^–10 м (0,1 нанометра). Это можно сравнить с толщиной человеческого волоса (около 100 мкм, или 10^–5 м), который в миллион раз толще отдельного атома.
   Современные приборы (например, туннельный микроскоп, как на рис. 2) позволяют:
   • получать изображения отдельных атомов с увеличением до 15 млн раз;
   • измерять расстояния между атомами с высокой точностью;
   • «видеть» расположение атомов в кристаллах и на поверхностях.

   Массы атомов и молекул крайне малы по сравнению с массами макрообъектов. Например, масса атома водорода — около 1,6 · 10^–27 кг (как вычислил Жан Перрен в начале XX века).

   Для удобства в химии и физике используют относительные массы:
   • Атомная масса (Ar) — масса атома относительно 1/12 массы атома углерода — 12. Например, Ar(O) = 16, Ar(H) = 1.
   • Молекулярная масса (Mr) — сумма относительных масс всех атомов в молекуле. Например, Mr(H₂O) = 2 · 1 + 16 = 18.
   • Молярная масса (M) — масса одного моля вещества (в г / моль), численно равна молекулярной массе.       Например, M(H₂O) = 18 г / моль.
   • Число Авогадро (NA ≈ 6,022 · 10²³ моль^–1) связывает количество частиц с массой:
      1 моль вещества содержит 6,022 · 10²³ молекул / атомов;
      масса одной молекулы = молярная масса / NA .

   Атомно-молекулярная теория объясняет закон постоянства состава, согласно которому водород и кислород всегда соединяются для образования воды в фиксированном массовом соотношении 1 : 8. Это соотношение напрямую вытекает из структуры молекулы воды (H₂O), которая всегда содержит два атома водорода и один атом кислорода.
   Если обозначить массу одного атома водорода как mH, то два атома водорода будут иметь массу 2mH. Учитывая, что атом кислорода в 16 раз массивнее атома водорода (mₒ = 16 ⋅ mH), мы получаем, что отношение масс водорода к кислороду в молекуле воды составляет 2mₕ/mₒ = 2mₕ/16mₕ = 2/16 = 1/8 , что упрощается до 1/8.
   Следовательно, неизменное соотношение масс 1 : 8 служит убедительным доказательством дискретной природы веществ, состоящих из атомов, которые объединяются в определенные целочисленные комбинации для формирования молекул.