Тепловое движение молекул. Внутренняя энергия
5
Броуновское движение
Броуновское движение это результат случайных столкновений инородных частиц (пыли, пыльцы и т.д.), взвешенных в жидкой или газообразной среде, с молекулами или атомами этой среды. Броун обнаружил это движение в 1827 году, когда с помощью микроскопа изучал движение пыльцы в воде. Было установлено, что каждая частица (называемая броуновской частицей) движется по траектории, состоящей из ломаных линий, которая отличается от движения другой броуновской частицы. На рисунке 5.1 представлено изображение траекторий движения трех броуновских частиц, наблюдаемых под микроскопом. Точки на изображении показывают положения частиц через равные промежутки времени. Броуновское движение можно наблюдать и в газах. Как можно объяснить броуновское движение? Этот вопрос можно объяснить на основе молекулярного строения веществ в следующей последовательности:
1) вода (газ) состоит из молекул;
2) молекулы находятся в непрерывном и хаотичном движении;
3) молекулы, двигаясь хаотично, сталкиваются с броуновской частицей;
4) поскольку молекулы наносят броуновской частице удары с разных направлений, в разном количестве и с разными силами, броуновская частица движется по сложной траектории, состоящей из ломаных линий (рис. 5.2).
Рис. 5.1. Траектория движения
броуновской частицы.
Рис. 5.2. Молекулы воды
наносят броуновской частице
удары с разных направлений.
В результате экспериментов установлено, что скорость броуновской частицы зависит от ее массы и температуры жидкости (газа) и вида жидкости. Так, если масса броуновской частицы мала, а температура жидкости (газа) высокая, то и скорость броуновской частицы будет высокой. По аналогичной закономерности скорость движения молекул вещества также зависит от их массы и температуры вещества.
Таким образом, броуновское движение подтверждает следующий научный факт:
– все вещества состоят из атомов и молекул;
– в результате столкновения молекул вещества друг с другом направление их движения постоянно изменяется. Поэтому эти частицы совершают непрерывное хаотичное движение.
Хаотическое движение молекул, из которых состоит тело, называется тепловым движением.
– Интенсивность теплового движения молекул зависит от температуры вещества, т.е. чем выше температура вещества, тем быстрее движутся молекулы.
Степень нагретости тел различается по их температурам. Например, температура мороженого ниже температуры воды, а температура меди в жидком состоянии, не достигшей температуры отвердевания, выше, чем ее температура в твердом состоянии.