Изучение дискретного строения вещества в физике средней школы

Моль служит для образования производных молярных величин, в частности, молярной массы. Определяющее уравнение молярной массы имеет вид:

,

где M - молярная масса однородного вещества;

m - масса однородного вещества;

- количество вещества.

Молярная масса - это физическая величина, определяемая отношением массы однородного вещества к его количеству.

Молярная масса показывает, какова масса одного моля однородного вещества.

Чтобы получить единицу молярной массы СИ, надо в определяющее уравнение молярной массы подставить единицы массы - 1 кг и количества вещества - 1 моль.

Получаем:

.

Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:

Значения приведенных величин позволяют путем вычислений оценить порядок величины размеров молекул.

Если считать, что молекулы в жидкости упакованы плотно и каждая из них вписывается в куб объемом V1 с ребром d, то

Объем одной молекулы связан с объемом Vm одного моля жидкости и числом Авогадро NA соотношением:

Объем одного моля жидкости выражается через ее молярную массу М и плотность :

Таким образом, диаметр молекулы равен:

Для воды:

Вычисляя, имеем:

Из приведенных выше сведений любопытным является вопрос о происхождении числа Авогадро. Действительно, невозможно вообразить, что это число принципиально могло бы быть получено путем непосредственных подсчетов. Тогда встает вопрос: а как оно было найдено опосредованными методами?

История вопроса примерно такова. В начале XIX в Гей-Люссак на опыте установил закон, согласно которому при химических реакциях соединение газов всегда происходит таким образом, что один объем одного газа соединяется только с кратными объемами другого газа.

Объясняя результаты опытов Гей-Люссака, итальянский ученый Авогадро в 1811 г. выдвинул гипотезу о том, что при одних и тех же температуре и давлении равные объемы газов содержат одно и то же число молекул. Будучи согласованной с рядом других сведений, полученных химиками, гипотеза Авогадро в дальнейшем получила статус закона.

Закон Авогадро можно сформулировать и следующим образом: 1моль любого вещества в газообразном состоянии при одинаковых давлении и температуре занимает вполне определенный объем. При нормальных условиях (p = 101,325 Па и t=0oC) этот объем равен примерно 22,4 л.

Из закона Авогадро следует, что отношение плотностей газов, взятых при одних и тех же условиях, (макроскопических и непосредственно измеряемых величин), равно отношению масс их молекул, (микроскопических и непосредственно неизмеряемых величин). Это отношение позволяет сравнивать массы молекул, так как плотность газа равна произведению концентрации n (числа молекул в единице объема) на массу одной молекулы m0 :

.

Закон Авогадро позволил определить и число молекул в моле любого вещества, получившее название числа Авогадро.

Впервые значение числа Авогадро определил в 1908 г. французский физик Перрен.

Идея метода Перрена строилась на гипотезе о том, что мельчайшие, взвешенные в жидкости частички, совершающие броуновское движение в поле тяготения, распределяются по высоте согласно тем же законам, что и молекулы газов, входящих в состав воздуха. В уравнение, показывающее, чему равно отношение плотностей газа на разных высотах, наряду с другими величинами, входит и масса молекулы. Зная, чему равны плотности различных газов на разных высотах, и измерив концентрацию броуновских частиц на разной глубине, можно сравнить массы молекул с массой броуновских частиц. Масса броуновских частиц, какими бы маленькими они ни были, величина измеряемая. Следовательно, подсчет числа, тщательным образом подготовленных, одинаковых по размеру, однородных броуновских частиц, в конечном счете позволяет определить массы молекул различных газов.

Информация по теме:

Проектирование методики организации деловой игры
Критерии отбора методики проведения деловой игры: 1) направлена на достижение образовательных результатов, что способствует четкой формулировке целей и задач, а также закрепление знаний, полученных в рамках лекционной части дисциплины; 2) постановку целей и задач деловой игры, что способствует опре ...

Концептуальные подходы к образовательному стандарту по курсу «Обществознание»
В настоящее время, в соответствии с задачами модернизации образования, происходит значительное обновление содержания курса «Обществознание», цели которого, согласно Государственного стандарта, структурированы путем выделения пяти направлений: развитие личности учащихся, воспитание, усвоение системы ...

Исторические основы активных методов обучения
Под «содержанием образования» понимают типы деятельности, которыми должен овладеть человек, необходимые знания о мире, а также знания о способах получения этих знаний. Существующее сегодня содержание образования ориентировано главным образом на получение сведений, количество которых растет (разбуха ...