Доказательства положений молекулярно-кинетической теории (МКТ). Броуновское движение

Рис. 1.1. Траектория движения броу­новской частички

Убедительным доказательством сущест­вования молекул и их хаотического дви­жения является перемещение мелких части­чек в жидкости или газе. В 1827 г. ан­глийский ботаник Р. Броун (1773—1858) наблюдал движение цветочной пыльцы в воде и пришел к выводу, что оно беспоря­дочно и имеет сложную траекторию (рис. 1.1). Позже французский физик Ж. Перрен (1870— 1942) экспериментально исследовал броуновское движение частичек и обнару­жил, что последнее является следствием теп­лового движения молекул. Им было установ­лено, что интенсивность броуновского дви­жения частичек возрастает при повышении температуры и не зависит от времени и химической природы частички. В 1905—1906 гг. выдающийся физик А. Эйнштейн (1879—1955) и польский ученый М. Смолуховский (1872—1917) дали теоретическое тол­кование броуновского движения с позиций молекулярно-кинетических представлений, чем окончательно подтвердили достовер­ность молекулярной физики.

Взаимодействие молекул подтверждает на­личие сил упругости, которые возникают при деформации тел. Они быстродействую­щие, имеют электромагнитную природу и существенно зависят от расстояния между молекулами. Установлено, что сила притя­жения F_пр пропорциональна 1/r⁷ а сила отталкивания F_от пропорциональна 1/r¹³. Поэто­му сила взаимодействия практически отсут­ствует, если молекулы находятся на рас­стояниях, в несколько раз превышающих их размеры. Этим, в частности, объясняется пренебрежение силами взаимодействия в раз­реженных газах, в которых расстояние между молекулами превышает несколько их диа­метров.

Рис. 1.2. Зависимость силы взаимодейст­вия от расстояния между молекулами

При незначительных деформа­циях справедлив закон Гука, который воспроизводит линей­ный характер зависимости си­лы упругости от значения де­формации (на рис. 1.2 это по­казано утолщенным участком графика) Материал с сайта http://worldof.school

Разная зависимость силы притяжения и силы отталкивания от расстояния обуслов­ливает сложный характер зависимости силы взаимодействия между молекулами (рис. 1.2). На расстоянии между центрами молекул г, которое равно сумме радиусов взаимодейст­вующих молекул (r = 2r₀), сила отталкива­ния по модулю равняется силе притяжения (F_от = F_пр), и поэтому их равнодействующая равна нулю (F = 0). На расстояниях r > 2r₀ во взаимодействии преобладает притяжение (участок ОВ), а при r < 2r₀ — отталкивание (участок ОА). Поэтому при деформации тел возникает сила упругости, которая при сжа­тии (расстояние между молекулами умень­шается) или растяжении (расстояние между молекулами увеличивается) старается вернуть их в состояние равновесия сил притяжения и отталкивания (F = 0).

Таким образом, получив многочисленные доказательства подтверждения своей спра­ведливости, атомно-молекулярная гипотеза о строении вещества стала теорией и за­воевала видное место среди современных физических теорий, в частности как один из подходов к объяснению тепловых явле­ний и процессов. Построенная на ее по­ложениях молекулярная физика объясняет протекание тепловых явлений на основании представлений о внутреннем строении ве­щества, то есть о его микросостояниях.

На этой странице материал по темам:

• Какое положение мкт доказывает броуновское движение

• Какие прямые и косвенные доказательства истинности атомно-молекулярного учения

• Косвенные доказательства взаимодействия молекул

• Реферат на тему смолуховський и малекулярно кинитическая теория 1872-1917

• Молекулярная физика кратко

Вопросы по этому материалу:

• Какие эксперименты и теоретические расчеты окончательно ут­вердили победу молекулярной физики? Когда это произошло?

• Объясните явление возникновения сил упругости и их природу.