Краткое содержание
В этом видео рассматриваются броуновское движение и диффузия, два важных явления в физике, демонстрирующих движение молекул. Объясняется, что броуновское движение — это хаотичное движение мелких частиц в жидкости или газе, открытое Робертом Броуном и являющееся доказательством теплового движения молекул. Диффузия же — это проникновение молекул одного вещества в другое. Также обсуждаются силы взаимодействия между молекулами, приводятся примеры, доказывающие их существование, и объясняется природа этих сил на основе электромагнитного взаимодействия.
- Броуновское движение - хаотичное движение мелких частиц в жидкости или газе, вызванное тепловым движением молекул.
- Диффузия - взаимное проникновение молекул разных веществ друг в друга.
- Существуют силы притяжения и отталкивания между молекулами, обусловленные электромагнитным взаимодействием.
Броуновское движение [0:10]
Броуновское движение — это тепловое движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе. Оно было открыто английским ботаником Робертом Броуном в 1827 году и стало наглядным доказательством хаотичного молекулярного движения. Броун наблюдал в микроскоп за поведением спор плауна в воде, а сейчас для наблюдения используют частицы краски, не растворяющиеся в воде.
Причины броуновского движения [1:38]
Броуновские частицы движутся под влиянием ударов молекул. Из-за хаотичности теплового движения молекул эти удары никогда не уравновешивают друг друга. Скорость броуновской частицы беспорядочно меняется по величине и направлению, а её траектория представляет собой сложную зигзагообразную линию. Чем выше температура, тем быстрее движутся частицы.
Броуновское движение в газах [2:39]
Пример движения частиц в газе можно увидеть, наблюдая за дымом в воздухе. Немецкий физик Роберт Поль описал броуновское движение как явление, позволяющее заглянуть за кулисы природы, где происходит безостановочная сутолока огромного числа частиц. Мельчайшие частицы быстро пролетают в поле зрения микроскопа, почти мгновенно меняя направление движения, а большие частицы медленно движутся, постоянно меняя своё направление.
Применение броуновского движения [3:30]
Броуновское движение используется очень часто. Одним из примеров является дрожание стрелок чувствительных измерительных приборов, которое происходит из-за теплового движения атомов деталей приборов и окружающей среды. Молекулярно-кинетическая теория была создана Альбертом Эйнштейном в 1905 году, а затем Жан Перрен занимался изучением броуновского движения и его экспериментальным подтверждением.
Эксперименты Жана Перрена [4:16]
Перрен наблюдал за движением броуновских частиц в тонких слоях жидкости, подсчитывая концентрацию частиц на разных высотах. Он обнаружил, что концентрация броуновских частиц в газе или жидкости в поле тяжести Земли убывает по тому же закону, что и концентрация молекул в газе, но скорость убывания частиц больше, так как броуновские частицы имеют большую массу. В результате этих опытов Перрен смог определить число Авогадро другим способом, которое совпадало с уже известным, что послужило свидетельством правильности теории броуновского движения.
Силы взаимодействия между молекулами [6:18]
Молекулы взаимодействуют друг с другом, и без этого взаимодействия не было бы ни твёрдых, ни жидких веществ. Существование этих сил можно доказать, попробовав разорвать или сжать кусочек пластилина. Молекула — это сложная система, состоящая из отдельно заряженных частиц: электронов и атомных ядер. На очень малых расстояниях между ними действуют значительные электрические силы.
Природа сил взаимодействия [7:37]
Взаимодействие электронов и атомных ядер соседних молекул создает силы притяжения, которые действуют на расстоянии равном двум-трем диаметрам молекул. При уменьшении расстояния начинают действовать силы отталкивания. На расстоянии, равном размерам молекул, силы отталкивания и притяжения равны и компенсируют друг друга. Если расстояние между молекулами становится намного больше размеров самих молекул, то действие сил взаимодействия не проявляется.
Сходства и различия броуновского движения и диффузии [8:16]
Броуновское движение — это тепловое движение частиц в жидкости и газе, а диффузия — это перемешивание, взаимное проникновение частиц разных веществ друг в друга.