Текст данной статьи также доступен в аудиоформате на различных платформах для подкастов. Приглашаю вас ознакомиться с аудиоверсией статьи и насладиться ее содержанием на платформе вашего выбора. Благодарю за внимание. Ссылки на подкаст (кликабельно!!). Яндекс музыка, Apple podcasts, Mave, Castbox, Overcast.
Давайте начнем с строения вещества.
Уже в древности, около 2500 лет назад, некоторые ученые высказывали предположение о его строении. Греческий ученый Демокрит считал, что все вещества состоят из мельчайших частиц. В прошлом подкасте мы узнали, что все, что нас окружает, состоит из вещества. Например, теннисный мяч состоит из резины. Давайте рассмотрим тему строения вещества на примере теннисного мяча, йода и воды.
Возьмем мяч в руки и попробуем его сжать. Вы заметите, что при сжатии объем мяча уменьшается - он становится меньше. Объем тела также может изменяться при нагревании или охлаждении. Но почему это происходит?
Все вещества состоят из маленьких частиц, между которыми есть промежутки. Когда мы сжимаем теннисный мяч, мы физически уменьшаем расстояние между этими частицами. То же самое происходит при нагревании или охлаждении - меняется расстояние между частицами. Именно из-за этого изменяются размеры предмета.
Давайте рассмотрим еще один пример - газ, который находится в походном баллончике для плитки. Газ в этом баллончике находится в жидком состоянии из-за высокого давления. Но если мы представим, что все вещества состоят из частиц, то почему мы видим тела в целости? Ответ прост - частицы в веществе настолько маленькие, что мы не можем видеть их глазом.
Для закрепления знаний, давайте возьмем йод и обычный стакан с водой. Добавим несколько капель йода в стакан и хорошо размешаем. Вы заметите, что вода приобретает окрас. Запомните этот окрас и вылейте половину воды из стакана. После этого добавьте воды в стакан и снова размешайте. Вы заметите, что окрас стал слабее. Это происходит потому, что расстояние между частицами йода стало больше, и теперь окрас не так отчетливо виден. Этот эксперимент наглядно демонстрирует, что все вещества состоят из очень маленьких частиц.
Молекулы: что это и из чего они состоят?
Как мы узнали из предыдущей темы, все вещества состоят из маленьких частиц, которые в физике называют молекулами. Но давайте рассмотрим эту тему более подробно и узнаем, из чего состоят молекулы и как их можно увидеть.
Молекула вещества - это самая маленькая частица данного вещества. Например, молекула воды является самой маленькой частицей воды.
Давайте представим, насколько малы эти молекулы. Мы не можем увидеть молекулы невооруженным глазом, но мы можем увидеть наиболее крупные из них при помощи электронного микроскопа. Представьте себе, что мы выложили в ряд и соединили 10 миллионов молекул. Длина такой ниточки составила бы всего 2 миллиметра! Это действительно очень маленькие частицы. Было подсчитано, что в 1 кубическом сантиметре воздуха содержится около 27 квинтиллионов молекул. Чтобы понять, насколько велико это число, представьте себе следующее: если через маленькое отверстие пропускать миллион молекул в секунду, то указанное количество молекул пройдет через отверстие за 840 000 лет.
А из чего же состоят сами молекулы? Молекулы состоят из атомов, которые являются еще более мелкими частицами. Давайте рассмотрим пример молекулы воды. В химическом обозначении воды (H2O) Н обозначает атом водорода, а О - атом кислорода. Таким образом, молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.
Броуновское движение!
Одним из основных опытных доказательств движения молекул является открытие, сделанное в 1827 году английским ботаником Робертом Броуном. Он наблюдал под микроскопом споры растений, находящиеся в жидкости, и заметил интересное явление. Споры немного двигались.
Для лучшего понимания, представьте себе толстого мужчину, окруженного толпой детей, которые двигаются хаотично в разные стороны и сталкиваются с ним. В этом примере дети играют роль молекул газа или жидкости, а мужчина - частицу, которая больше, чем молекула. Молекулы в жидкости или газе постоянно движутся беспорядочно и сталкиваются с частицей. Когда они сталкиваются с частицей, она начинает двигаться в том же хаотичном направлении. Грубо говоря, мужчина будет толкаться из стороны в сторону в зависимости от силы ударов бегущих детей.
Это грубое описание явления, наблюдаемого Броуном, которое называется броуновским движением. Открытие броуновского движения имело огромное значение для изучения строения вещества. Оно показало, что тела действительно состоят из отдельных частиц - молекул, и что молекулы находятся в непрерывном беспорядочном движении.
Почему же молекулы постоянно и хаотично двигаются? Эта тема действительно сложна и требует базового понимания физики для полного объяснения. Я могу предложить наиболее распространенное и простое объяснение.
Частицы двигаются благодаря тепловой энергии, которая присутствует в системе. Если мы достигаем абсолютного нуля температуры, то движение частиц полностью останавливается. Однако, если мы нагреваем систему, то частицы начинают двигаться с большей скоростью. Это связано с увеличением их энергии. Таким образом, тепловая энергия обуславливает постоянное и хаотичное движение молекул.
Понимаю, что это лишь краткое объяснение, и многие люди, имеющие знания в физике, могут предложить другие интерпретации и указать на некоторые неточности. Однако, в данном случае мы стараемся использовать простые и понятные слова, чтобы дать грубое объяснение без углубления в детали.
Надеюсь, что приведенный пример позволит вам получить общее представление о причинах движения молекул.
