Урок 140. Опыт Перрена. Масса молекул. Взаимодействие молекул
Введение в броуновское движение
Обзор раздела: В этом разделе мы познакомимся с механизмом броуновского движения и рассмотрим, как можно количественно проверить справедливость молекулярно-кинетической теории.
Брауновское движение и его хаотичность
- Альберт Эйнштейн в 1905 году предположил, что частицы изменяют свое положение под действием абсолютно случайного воздействия молекул окружающих их.
- Эйнштейн рассчитал среднее значение перемещения частицы в зависимости от времени.
- Если модули перемещений усреднить, то получится, что среднее значение модуля перемещения частицы пропорционально корню квадратному из времени.
Проверка закона Эйнштейна для броуновского движения
- Закон Эйнштейна для броуновского движения был проверен под микроскопом наблюдением за движением брауновских частиц.
- Многочисленные опыты показали, что закон выполняется с большой точностью, подтверждая хаотичность движения молекул.
Измерение массы молекулы кислорода
Обзор раздела: В этом разделе рассмотрим опыт Жана Батиста Перрина, который позволил не только подтвердить хаотичность движения молекул, но и измерить массу молекулы кислорода.
Опыт Перрина с брауновскими частицами в капле воды
- Жан Батист Перрин наблюдал за брауновскими частицами в капле воды при помощи микроскопа.
- Микроскоп позволял видеть рез
Зависимость концентрации от высоты
Обзор раздела: В этом разделе рассматривается зависимость концентрации от высоты в атмосфере.
Концентрация и высота
- Концентрация убывает с ростом высоты, так как атмосферное давление уменьшается.
- График зависимости концентрации от высоты показывает убывающую тенденцию.
Изменение концентрации на разных высотах
Обзор раздела: В этом разделе рассматривается изменение концентрации на разных высотах в атмосфере.
Зависимость концентрации от высоты
- На 5 километровой высоте концентрация будет примерно в два раза меньше.
- При увеличении высоты до 10 километров, концентрация будет еще меньше.
Молекулярное движение и масса молекулы кислорода
Обзор раздела: В этом разделе рассматривается молекулярное движение и определение массы молекулы кислорода.
Молекулярное движение
- Хаотическое движение молекул воздуха и жидкости не позволяет им упасть на дно или поверхность.
- Молекулы взаимодействуют друг с другом, притягиваясь и отталкиваясь.
Определение массы молекулы кислорода
- Используя график зависимости концентрации от высоты, удалось определить массу молекулы кислорода.
- Масса молекулы кислорода равна 2 * 10^(-26) килограмм.
Значения различных масс
Обзор раздела: В этом разделе рассматривается значения различных масс в физике.
Различные значения масс
- Масса Земли составляет 6 * 10^(24) килограмма.
- Масса электрона составляет 9.1 * 10^(-31) килограмма.
(
Взаимодействие молекул
Обзор раздела: В этом разделе рассматривается взаимодействие молекул и зависимость силы притяжения или отталкивания от расстояния между ними.
Сила отталкивания и притяжения
- Сила отталкивания направлена вдоль оси x, а ее проекция положительна.
- Сила притяжения направлена против оси x, а ее проекция отрицательна.
- График зависимости проекции силы от расстояния между молекулами имеет форму кривой.
- При сближении молекул сила очень быстро возрастает и имеет характер силы отталкивания.
- При большем расстоянии, чем равновесное, возникают силы притяжения, которые ослабевают при дальнейшем увеличении расстояния.
Простая формула для описания кривой
- Кривую можно описать с помощью разности двух дробей: (6/r) - (1/(12-r)).
- Эта формула позволяет объяснить явления, такие как плавление, парообразование и формирование кристаллической решетки.
Масса молекул
Обзор раздела: В этом разделе рассматривается измерение массы молекул и использование атомной единицы массы.
Измерение массы
- Масса молекул очень мала, поэтому измерять ее в килограммах неудобно.
- Химики определяют относительные массы молекул с большой точностью путем сравнения.
- Для образования молекулы воды требуется 2 грамма водорода и 16 граммов кислорода.
Атомная единица массы
- Договоримся о существовании атомной единицы массы, которая будет иметь такой же порядок, как масса самых легких атомов.
- В качестве эталона выбрана атомная единица углерода (C).
- Атомная единица массы равна 1/12 относительной атомной
Относительная молекулярная масса
Обзор раздела: В этом разделе рассматривается понятие относительной молекулярной массы в химии и молекулярной физике.
Определение относительной молекулярной массы
- Относительная молекулярная масса - физическая величина, используемая в химии и молекулярной физике.
- Обозначается большой буквой "М" с индексом "р.м.".
- Относительная молекулярная масса вещества определяется как отношение его массы к 1/12 части массы атома углерода C6.
Как определить относительную молекулярную массу
- Относительная молекулярная масса записана в периодической системе элементов.
- Например, для азота N2, относительная молекулярная масса равна 28.
- Периодическая система элементов помогает определить относительную молекулярную массу различных соединений.
Моля и количество вещества
- Количество вещества определяется числом молекул, входящих в состав данного вещества.
- Измеряется в молях.
- Физическая величина "количество вещества" характеризует сколько молекул содержится в данном веществе.
Заключение
- Относительная молекулярная масса и количество вещества являются физическими характеристиками, используемыми для описания свойств и составов различных соединений.