§ 1. Тепловий рух молекул

Який характер має тепловий рух молекул?

Ви вже знаєте, що всі речовини складаються з частинок (молекул, атомів, іонів), між якими є проміжки і які знаходяться в постійному русі.

Складність експериментальної перевірки цього твердження полягає в тому, що розміри молекул малі і їхній рух спостерігати неможливо. Однак можна вивчати явища, які є наслідком руху молекул. Розглянемо деякі з них.

Роберт Броун (1773-1858) у 1827 р. вивчав за допомогою мікроскопа поведінку часточок квіткового пилку, що знаходились у воді. Він помітив, що часточки здійснюють неперервний рух (ніби тремтять у воді). Такий рух називають броунівським. На рисунку 1 показана в збільшеному масштабі траєкторія руху часточки.

Броун помилково вважав, що часточки рухаються, тому що вони живі. Пояснити причину броунівського руху вдалося значно пізніше. Ця причина —рух молекул води. Молекули води, в якій знаходиться часточка пил-

ку, рухаються і вдаряються в неї. Причому з різних сторін у часточку вдаряється неоднакова кількість молекул, що призводить до її переміщення.

Нехай в момент часу L_i пі д дією ударів молекул води часточка перемістилася з точки А в точку В (див. рис. 1). У наступний момент часу більша кількість молекул вдаряється в часточку з іншого боку, і напрямок її руху змінюється, вона переміщується з точки В в точку С. Таким чином, рух частинки пилку є наслідком руху молекул води, в якій пилок знаходиться.

Подібне явище можна спостерігати, якщо помістити у воду часточки фарби або сажі. Броунівський рух частинок можна спостерігати і в газах.

Із траєкторії руху частинки пилку видно, що напрямок її руху весь час змінюється. Оскільки рух часточки — наслідок руху молекул води, то можна зробити висновок, що молекули рухаються безладно (хаотично). Іншими словами, не можна виділити якийсь певний напрям, в якому рухаються всі молекули. Рух молекул ніколи не припиняється. Можна сказати, що він — неперервний. Отже, молекули перебувають у безперервному хаотичному русі.

Інтенсивність безперервного хаотичного руху молекул пов’язана з температурою тіла. Тому його називають тепловим.

Тепловий рух — безперервний хаотичний рух частинок, з яких складається речовина.

Як вам відомо, запах парфумів поширюється завдяки руху молекул. Молекули парфумів так само, як і молекули повітря, рухаються. Молекули парфумів проникають у проміжки між молекулами повітря, а молекули повітря — у проміжки між молекулами парфумів.

Явище взаємного проникнення речовин, що контактують між собою, одна в одну називають дифузією.

Дифузія відбувається внаслідок хаотичного руху молекул.

Поширення запаху — приклад дифузії в газах. Дифузія відбувається і в рідинах. Наприклад, якщо у воду додати краплю чорнила, то ми побачимо, як вона почне розпливатися. Це відбувається тому, що молекули фарби проникають у проміжки між молекулами води.

Наллємо в мензурку розчин мідного купоросу, а зверху — воду так, щоб між цими рідинами було видно межу (рис. 2, а). Через два-три дні зауважимо, що межа вже не буде такою різкою (рис. 2, б); через тиждень вона зовсім розмиється (рис. 2, в). Через місяць рідина стане однорідною і в усій посудині буде забарвлена однаково (рис. 2, г). Молекули мідного купоросу проникають у проміжки між молекулами води, а молекули води — у проміжки між молекулами мідного купоросу.

Дифузія також відбувається і в твердих тілах. Однак, оскільки молекули твердих тіл знаходяться близько одна від одної, дифузія в твердих тілах відбувається дуже повільно. Досліди показують, що дифузія в газах проходить швидше, ніж у рідинах. Це пояснюється тим, що гази мають меншу густину, ніж рідини, тобто молекули газів розташовані на великих

відстанях одна від одної. Швидкість перебігу дифузії також залежить від температури. При високій температурі дифузія відбуватиметься швидше.

Запитання для самоперевірки

1.    Наведіть приклади явищ, які доводять, що молекули рухаються.

2.    Як ви розумієте, що рух молекул неперервний і хаотичний?

3.    Чим відрізняється рух молекули газу від механічного руху тіла?

4.    Який рух називають тепловим?

Завдання 1

1.    Чому дитячі повітряні кульки поступово зменшуються в об’ємі? Відповідь обґрунтуйте.

2.    Поясніть, чому цукор та інші пористі продукти не можна довго зберігати біля речовин, що мають сильний запах.

3.    В якій воді — холодній чи гарячій — цукор розчиняється швидше? Чому?

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Пістун