Номер 10, страница 200 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 24. Молекулярно-кинетическая теория - номер 10, страница 200.

Условие.

10. Объясните, почему открытие броуновского движения сыграло важную роль в становлении молекулярно-кинетической теории.

Решение.

10. Решение

Открытие броуновского движения сыграло ключевую, решающую роль в становлении молекулярно-кинетической теории (МКТ), поскольку оно стало первым прямым и наглядным экспериментальным подтверждением её фундаментальных положений, которые до этого момента оставались лишь гипотезой.

Молекулярно-кинетическая теория основывается на трёх главных утверждениях:

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц — молекул и атомов.

2. Эти частицы находятся в непрерывном и хаотическом (беспорядочном) движении.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания.

В конце XIX века, несмотря на успехи МКТ в объяснении свойств газов, само существование атомов и молекул ставилось под сомнение многими авторитетными учёными. МКТ считалась удобной математической моделью, а не отражением реального строения вещества.

Броуновское движение — это наблюдаемое под микроскопом беспорядочное, зигзагообразное движение мельчайших твёрдых частиц (например, пыльцы растений), взвешенных в жидкости или газе. Причина этого явления заключается в том, что молекулы окружающей среды (например, воды), будучи в непрерывном хаотическом тепловом движении, со всех сторон ударяют взвешенную частицу. Поскольку движение молекул случайно, в каждый конкретный момент времени число и сила ударов с одной стороны не уравновешиваются ударами с другой. Эта нескомпенсированность приводит к возникновению небольшой равнодействующей силы, которая сдвигает частицу в случайном направлении. В следующий момент времени эта сила изменяется, и частица движется в другую сторону.

Таким образом, броуновское движение стало неопровержимым доказательством в пользу МКТ:

— Оно наглядно продемонстрировало реальность существования молекул. Наблюдая за видимой частицей, можно было судить о действии невидимых молекул. Движение частицы прекратилось бы, если бы не было постоянных толчков со стороны молекул среды.

— Оно подтвердило, что молекулы находятся в непрерывном и хаотическом движении. Именно беспорядочность движения молекул приводила к случайному, непредсказуемому движению броуновской частицы.

— Было также установлено, что интенсивность броуновского движения возрастает с повышением температуры. Это идеально согласовывалось с положением МКТ о том, что температура является мерой средней кинетической энергии молекул: чем выше температура, тем быстрее движутся молекулы, тем сильнее и чаще их удары.

Окончательную точку в спорах поставили работы Альберта Эйнштейна (1905 г.) и Жана Перрена, которые разработали количественную теорию броуновского движения. Она позволила, измеряя смещение частиц, рассчитать постоянную Авогадро и размеры молекул. Экспериментальные результаты Перрена полностью совпали с теоретическими предсказаниями Эйнштейна, что окончательно утвердило молекулярно-кинетическую теорию как одну из фундаментальных теорий физики.

Ответ: Открытие броуновского движения сыграло важную роль в становлении молекулярно-кинетической теории, так как оно предоставило первое прямое экспериментальное и наглядное доказательство существования молекул и их непрерывного, хаотического теплового движения, что являлось основными, но до этого гипотетическими, положениями данной теории.