Изучение дискретного строения вещества в физике средней школы

Броуновская частица совершает неравнопеременное движение. Если ее смещения за равные промежутки времени спроецировать на одно направление, возвести проекции смещений в квадрат и вычислить среднее значение квадратов смещений , то окажется, что ~ t.

Закон, установленный Эйнштейном и Смолуховским является примером статистического закона, который описывает поведение не отдельной частицы, а их огромного количества. Статистические законы принципиально отличаются от законов классической механики.

3. Объяснение опытных фактов

Все эти и многие другие, на первый взгляд разрозненные, факты можно объяснить, если представить себе, что:

Все вещества состоят из частиц.

Частицы хаотично и беспрерывно движутся.

Частицы взаимодействуют между cобой посредством сил притяжения и отталкивания.

Мельчайшая электронейтральная частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами, называется молекулой.

Наименьшая частица химического элемента, т.е. наименьшая частица вещества, не делящаяся при химических реакциях и являющаяся носителем химических свойств элемента, называется атомом.

Молекула вещества может состоять из одного или нескольких атомов.

Одни и те же вещества могут существовать в различных агрегатных состояниях - газообразном, жидком, твердом.

Вероятно, это различие обусловлено характером расположения, движения и взаимодействия молекул в веществе.

Модель льда модель воды модель водяного пара

Чисто качественно, можно представить, что в газе молекулы находятся на очень больших расстояниях друг от друга и взаимодействуют между собой только при соударениях.

В жидкостях расстояния между молекулами сравнимы с их размерами, поэтому плотности жидкостей, как правило, больше плотностей газов.

В твердых телах, вероятно, межмолекулярные расстояния еще меньше, чем в жидкостях, либо соизмеримы с ними.

Между молекулами жидкостей действуют значительные силы притяжения. За счет этого жидкости сохраняют свой объем. Но силы притяжения здесь не так велики, чтобы жидкости имели свою собственную форму, как это бывает у твердых тел.

Если наши представления о строении веществ верны, то следует ожидать существования достаточно неожиданного явления.

При смешивании двух разнородных жидкостей, молекулы одной жидкости, проникая в промежутки между молекулами другой жидкости, отталкиваются от них слабее, чем друг от друга. В результате этого, объем смеси может оказаться меньше суммы объемов смешиваемых жидкостей, взятых порознь.

Подобный эффект действительно имеет место, например, при смешивании воды и спирта. Проверить это можно следующим образом. Если в узкую длинную пробирку налить подкрашенную воду, а поверх нее спирт, между жидкостями будет наблюдаться достаточно четкая граница их раздела. Общую высоту двух столбов жидкости можно отметить с помощью ободка. Если после этого пробирку закрыть для предотвращения вытекания жидкости и тщательно перемешать воду и спирт путем переворачивания и встряхивания пробирки, то окажется, что объем раствора спирта в воде меньше суммы объемов спирта и воды до их перемешивания.

Для моделирования процесса смешивания некоторых разнородных жидкостей и пояснения эффекта уменьшения объема смеси по отношению к сумме объемов жидкостей до их перемешивания, можно воспользоваться горохом и пшеном. Частицы гороха и пшена имитируют молекулы различных жидкостей.

Для демонстрации модели эффекта, до половины высокого прозрачного цилиндрического сосуда насыпается горох. Поверх гороха, до самого верха сосуда насыпается пшено. После этого содержимое сосуда аккуратно пересыпается в коробку, где производится перемешивание частиц гороха и пшена. Смесь аккуратно возвращается в цилиндрический сосуд. Оказывается, что смесь существенно не доходит по края сосуда.

Информация по теме:

Развитие отношения к природе в процессе онтогенеза
Поскольку непрагматизм является одной из основ экоцентрического типа экологического сознания, то важнейшее значение для педагогического процесса экологического образования имеет онтогенетическая периодизация типов субъективного отношения непрагматической модальности. В целом, в онтогенезе субъектив ...

Программированное обучение
Программированное обучение - это заранее спланированное и соответственно организованное управление умственной деятельностью студентов в процессе обучения. Особенность обучения в том, что обучающая программа педагогически обоснованна: разработана с расчетом на эффективные средства управления процесс ...

Программа «Гуманизация жизни детей и взрослых в дошкольном учреждении»
В этом параграфе мы воспользуемся результатами опыта работы Н.П. Гришаевой, старшего научного сотрудника Института социологии РАН г. Москвы. Социологические исследования, проведенные ею в дошкольной среде на протяжении 1983 – 1997 годов, выявили следующие противоречия. Родители приводят ребёнка в д ...