Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 173с.
Мінск 2017
Гіпотэза аб дыскрэтнай будове рэчыва была прапанавана грэчаскім філосафам Дэмакрытам (мал. 43) каля 25 стагоддзяў таму. Легенда рас-казвае, што аднойчы Дэмакрыт сядзеў на камені ля мора, трымаў у руцэ яблык і разважаў: «Калі я зараз разрэжу гэты яблык папалам, у мяне заста-нецца палова яблыка; калі я затым гэту палову зноў разрэжу на дзве часткі — застанецца чвэрць
Будова рэчыва
яблыка; але калі я і далей буду працягваць такі падзел, то ці не прывядзе гэта да таго, што частка яблыка, што застанецца, ужо не будзе валодаць уласцівасцямі яблыка?» Дэмакрыт прыйшоў да высновы, што канец дзяленню існуе, і назваў гэту апошнюю, ужо неразразаемую, непадзельную, часціцу атамам (ад грэч. atomos — непадзельны).
3 атамаў складаюцца малекулы. Некаторыя рэчывы складаюцца толькі з атамаў. На малюн-ку 44 паказана мадэль малекулы вады (Н2О). Яна складаецца з аднаго атама кіслароду і двух ата-маў вадароду. А вось алмаз (мал. 45) складаецца толькі з атамаў вугляроду. Усяго ў прыродзе су-стракаецца 92 віды розных атамаў. Акрамя таго, у навуковых лабараторыях атрымана больш за 30 відаў атамаў. Як з 32 літар алфавіта ўтвараец-ца мноства розных слоў, так з атамаў утвараец-ца мноства розных малекул — ад самых простых да вельмі складаных (мал. 46). 3 гэтых малекул складаецца большасць рэчываў.
Малекулы рэчыва можна падзяліць на атамы. Атамы, злучаючыся з іншымі атамамі, утвара-юць новыя рэчывы з новымі ўласцівасцямі. На-прыклад, вада пад дзеяннем электрычнага току ператвараецца ў газы: вадарод і кісларод (мал. 47). Іх уласцівасці іншыя, чым у вады.
Пры награванні вада ператвараецца ў газ (пару), пры ахаладжэнні — у лёд. I пара, і вада, і лёд складаюцца з аднолькавых малекул (мал. 48).
Кісларод
Вадарод
Мал. 47
Мал. 48
32 Будова рэчыва
Мал. 49
Але малекулы па-рознаму ўзаемадзейнічаюць адна з адной, таму ўласцівасці лёду, вады і пары розныя.
Дыскрэтную будову рэчыва пацвярджаюць многія з’явы, якія мы назіраем у паўсядзён-ным жыцці. Да іх належыць магчымасць іс-навання рэчыва (напрыклад, Н20) у трох ста-нах — цвёрдым, вадкім і газападобным (мал. 49). Таксама сведчаннем дыскрэтнай будовы рэчыва з’яўляецца змешванне і афарбоўванне вадкас-цей (мал. 50). Яшчэ адзін наглядны прыклад з жыцця — гэта расцяканне алею па паверх-ні вады і ўтварэнне плямы пэўнай плошчы (мал. 51).
Назіраць дыскрэтную будову рэчыва ста-ла магчымым пасля таго, як вучоныя стварылі мікраскопы з высокай ступенню павелічэння. На малюнку 52, a паказаны фотаздымак атама вада-роду, а на малюнку 52, б — структуры паверх-ні графіту. Дадзеныя фатаграфіі былі атрыманы з дапамогай самых сучасных мікраскопаў пры вельмі вялікім павелічэнні.
Мал. 51
Мал. 52
Будова рэчыва 33
Для дапытлівых
Дапусцім, што мы нанізалі на ўяўную нітку ўсе малекулы, якія знаходзяцца ў 1 см3 паветра, так, каб яны дакраналіся адна да ад-ной. Атрыманай ніткай можна было б 200 разоў абматаць па эквата-ры зямны шар. Такая вялікая колькасць малекул у 1 см3 паветра і настолькі малыя іх памеры!
Ёсць рэчывы, малекулы якіх у шмат разоў большыя па масе і колькасці атамаў, чым, напрыклад, малекула вады. Маса малекулы некаторых бялковых рэчываў прыкладна ў 1 000 000 разоў большая за масу малекулы вады.
Малекула гемаглабіну (рэчыва крыві, якое пераносіць кісларод) складаецца з 1400 атамаў, што прыкладна ў 467 разоў больш за коль-касць атамаў у малекуле вады.
Галоўныя вывады
1. Згодна з сучаснымі ўяўленнямі, рэчыва мае перарывістую (дыскрэтную) бу-дову.
2. Малекулы — найдрабнейшыя часціцы рэчыва, здольныя існаваць самастой-на і захоўваць асноўныя ўласцівасці рэчыва.
3. Малекулы складаюцца з атамаў.
Кантрольныя пытанні
1. Да якіх меж можна падзяляць рэчыва?
2. Што азначае слова «дыскрэтны»?
3. Якія доследы і назіранні пацвярджаюць дыскрэтную будову рэчыва?
4. Якія часціцы называюцца малекуламі?
5. 3 чаго складаюцца малекулы?
6. Якую найменшую таўшчыню можа мець плёнка з алею (гл. мал. 51)?
^ Дамашняе заданне
Наліце ў таз вады і капніце па магчымасці малую кроплю алею (лепш ма-шыннага масла). Апішыце з’яву, якую будзеце назіраць.
3. Зак. 192.
34
Будова рэчыва
§ 9
Цеплавы рух часціц
Мал. 53
ІМы ўжо ведаем, што ўсе рэчывы складаюцца з найдрабнейшых часціц — атамаў, малекул. Як паво-дзяць сябе часціцы рэчыва?
Для атрымання адказу правядзём дослед. У шклянкі з халоднай і цёплай вадой кінем па 3 крышталікі марганцоўкі (перманганату калію) (мал. 53). Ужо праз некалькі мінут мы ўбачым, як вада паступова афарбоўваецца ў ружовы ко-лер. Прычым у цёплай вадзе афарбоўванне ідзе хутчэй (мал. 53, а), чым у халоднай (мал. 53, б). Аб чым сведчаць вынікі доследу?
1. Ружовы колер вады паказвае на тое, што марганцоўка раствараецца ў вадзе.
2. Афарбоўванне ідзе па ўсіх напрамках, зна-чыць, часціцы марганцоўкі і вады сутыкаюцца паміж сабой і рухаюцца беспарадачна (хаатычна).
3. Афарбоўванне вады ў шклянцы з цёплай вадой ідзе хутчэй. Гэта азначае, што ў цёплай вадзе хаатычны рух і сутыкненні часціц больш інтэнсіўныя, чым у халоднай.
4. Перамешванне рэчываў, пранікненне іх адно ў адно паказвае на тое, што паміж часціца-мі ёсць адлегласці.
З’яву ўзаемнага пранікнення рэчываў адно ў адно называюць дыфузіяй.
Хаатычны рух часціц рэчыва, што залежыць ад ступені нагрэтасці рэчыва, называюць цеп-лавым.
Хаатычна рухаюцца малекулы ў газах. Рух малекул у вадкасцях і цвёрдых целах адроз-ніваецца ад іх руху ў газах, але таксама ха-атычны. Доказ таму — дыфузія. Седзячы ў сваім пакоі, мы вельмі хутка па паху ежы вы-значаем, што гатуе мама на кухні. Распаў-сюджванне пахаў — гэта прыклад дыфузіі.
Будова рэчыва 35
У газах яна ідзе хутчэй, чым у вадкасцях. Напрыклад, калі ўсы-паць у шклянку з вадой лыжку солі, то праз некаторы час соль растворыцца, і вада стане салёнай. Але на гэта спатрэбіцца час (20—30 мін). Вельмі павольна ідзе дыфузія ў цвёрдых целах. Па-трэбны гады, каб часціцы аднаго цвёрдага цела праніклі ў іншае.
Для дапытлівых
Варта адзначыць вялікую ролю дыфузіі ў прыродзе і тэхніцы.
У нежывой прыродзе гэта бесперапыннае перамешванне газаў у зямной атмасферы, якое не дазваляе больш цяжкім газам збірацца ў нізінах. Гэта мінералізацыя вады, г. зн. растварэнне ў ёй розных неарганічных (мінеральных) рэчываў. Чыстая, без гэтых рэчываў (дыстыляваная), вада зусім не мае смаку і малакарысная. Важная дыфузія пры пераносе пажыўных рэчываў і кіслароду ў раслінах і іншых арганізмах. Шляхам дыфузіі ажыццяўляецца газаабмен у лёгкіх і тканках жывёл. Кісларод, які змяшчаецца ў паветры, пасту-пае ў кроў, якая дастаўляе яго да клетак. Вуглякіслы газ з клетак вылучаецца ў кроў, а затым у навакольнае асяроддзе.
У тэхніцы дыфузія выкарыстоўва-ецца для атрымання металаў з зада-дзенымі ўласцівасцямі. У першую чар-гу гэта сталі і сплавы алюмінію, якія шырока выкарыстоўваюцца ў авіяцыі. На дыфузіі заснаваны працэсы пайкі, зваркі (гл. мал.), склейвання матэры-ялаў і інш. 3 іншымі доказамі хаатыч-нага руху часціц вы пазнаёміцеся ў 8-м і 10-м класах.
Галоўныя вывады
1. Часціцы рэчыва знаходзяцца ў бесперапынным хаатычным руху.
2. Інтэнсіўнасць цеплавога руху часціц рэчыва тым большая, чым вышэйшая тэмпература.
3. З’явай дыфузіі пацвярджаецца хаатычны рух часціц і наяўнасць адлеглас-
цей паміж імі.
36 Будова рэчыва
Кантрольныя пытанні
1. Якія з’явы даказваюць, што часціцы рэчыва хаатычна рухаюцца?
2. Што называюць цеплавым рухам малекул (атамаў)?
3. Як эксперыментальна даказаць, што хаатычны рух малекул (атамаў) за-лежыць ад тэмпературы?
4. Згодна з тэарэтычнымі разлікамі вучоных, малекулы газаў рухаюцца, як правіла, са скорасцю некалькі соцень метраў у секунду. Чаму ж у паветры пахі духоў або кветак распаўсюджваюцца са значна меншай скорасцю?
Для дапытлівых
Разглядаючы пад мікраскопам пылок раслін у вадзе, англійскі ба-танік Роберт Броўн (1773—1858) выявіў беспарадачны і бесперапынны рух яго часціц. He ведаючы, як растлумачыць убачанае, вучоны вы-рашыў, што часціцы пылку жывыя. Броўн правёў дослед, узяўшы замест пылку дробна стоўчаную гліну. Усё паўтарылася, як і ў вы-падку з пылком. Больш буйныя часцінкі рухаліся павольна, радзей змяняючы напрамак руху. Дробныя часцінкі рухаліся хутка, беспа-радачна змяняючы напрамак руху. Акрамя таго, даследуючы дадзе-ную з’яву, Броўн выявіў, што ў гарачай вадзе часцінкі рухаюцца хутчэй, чым у халоднай.
Вучоны так і не змог растлумачыць прычыну фізічнай з’явы, якая пазней атрымала назву броўнаўскага руху. Але, нягледзячы на гэта, батанік Броўн трывала ўвайшоў у гісторыю фізікі.
Пазней прычына броўнаўскага руху была дакладна вызначана. Малекулы вадкасці, рухаючыся хаатычна, удараюцца з усіх бакоў аб броўнаўскую часціцу. Розная колькасць удараў з розных бакоў пры-мушае часціцы бесперапынна і беспарадачна рухацца.
Броўнаўскі рух эксперыментальна пацвярджае рэальнасць існа-вання малекул і іх цеплавы рух.
■^ Дамашняе заданне
У дзве аднолькавыя шклянкі да паловы наліце падфарбаваны сокам бу-ракоў водны раствор солі. Зверху па сценцы асцярожна наліце чыстай вады. Пастаўце адну шклянку ў халадзільнік, другую — на стол у пакоі. Перыядычна назіраючы за колерам вадкасці ў шклянках, зрабіце выснову, як скорасць ды-фузіі ў вадкасці залежыць ад тэмпературы.
Будова рэчыва 37
§ 10.
Узаемадзеянне часціц рэчыва
Чаму многія цвёрдыя целы маюць такую вялі-кую трываласць? На сталёвым тросе, дыяметр якога складае ўсяго 25 мм, можна падняць цэлы цеплавоз. Вельмі цяжка падзяліць на кавалкі камень. Растлума-чыць пералічаныя факты можна ўзаемным прыцяжэн-нем часціц, з якіх складаюцца цвёрдыя целы.
Малекулы (атамы) у цвёрдых рэчывах пры-цягваюцца адна да адной.
Але чаму тады кавалкі разбітай шклянкі нель-га без клею злучыць у адно цэлае? У той жа час кавалкі пластыліну лёгка злучаюцца ў адзін ка-валак. Выканайце дослед з пластылінам самас-тойна.
Растлумачыць гэтыя факты можна, выка-заўшы здагадку, што прыцяжэнне малекул (ата-маў) праяўляецца толькі на малых адлегласцях паміж імі. Сапраўды, калі нагрэць шкляныя ка-валкі да такой ступені, каб шкло стала мяккім (мал. 54), і прыціснуць іх адзін да аднаго, яны зліпнуцца ў адно цэлае.
Прыцягваюцца адна да адной і малекулы ў вадкасцях. Каб даказаць гэта сцверджанне, пра-вядзём такі дослед. Падвесім на спружыне чыс-тую шкляную пласцінку і адзначым становіш-ча ніжняга канца спружыны паказальнікам (мал. 55, а). Паднясём да пласцінкі пасудзіну з вадой да судакранання яе з паверхняй вады, пасля чаго будзем апускаць пасудзіну да адрыву пласцінкі. Расцяжэнне спружыны павялічыцца (мал. 55, б), што паказвае на прыцяжэнне часціц вадкасці (вады) у пасудзіне і на паверхні шкля-ной пласцінкі.
КНІГІ ОНЛАЙН
