Номер 4, страница 58 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 4. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа. Параграф 15. Броуновское движение. Движение молекул. Вопросы - номер 4, страница 58.

Условие.

4. Приведите основные положения молекулярно-кинетической тео-рии*, которые используются при объяснении броуновского движения.

Решение.

4. Броуновское движение — это беспорядочное (хаотическое) движение взвешенных в жидкости или газе микроскопических, но видимых в микроскоп, частиц. Для его объяснения с точки зрения молекулярно-кинетической теории (МКТ) используются следующие её основные положения:

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц — молекул (или атомов), которые разделены промежутками. Это положение объясняет, что среда (жидкость или газ), в которой находится взвешенная частица, не является сплошной, а состоит из огромного числа отдельных молекул.

2. Молекулы вещества находятся в непрерывном и хаотическом (беспорядочном) движении. Это движение называется тепловым, и его интенсивность зависит от температуры. Именно эти движущиеся молекулы среды постоянно и со всех сторон сталкиваются со взвешенной в ней частицей.

Объяснение самого явления строится на этих двух положениях. Поскольку движение молекул среды хаотично, число ударов, которые частица испытывает с разных сторон в каждый конкретный момент времени, не является строго одинаковым. В результате возникает неуравновешенная результирующая сила, которая смещает частицу в случайном направлении. В следующий момент времени дисбаланс ударов меняется, что приводит к изменению направления движения частицы. Эта постоянная и случайная "бомбардировка" со стороны молекул среды и является причиной видимого беспорядочного движения броуновской частицы.

Ответ: Основные положения МКТ, объясняющие броуновское движение: 1) все вещества состоят из молекул; 2) эти молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

5. Оценить размер молекулы оливкового масла позволяет опыт по растеканию капли масла на поверхности воды. Этот метод основан на предположении, что масло, растекаясь, образует на поверхности воды тончайший слой толщиной в одну молекулу (мономолекулярный слой).

Решение

Ход опыта заключается в следующем. В широкий сосуд наливают чистую воду и на её поверхность насыпают тонкий слой порошка (например, талька), чтобы сделать границы будущего масляного пятна хорошо видимыми. Затем с помощью пипетки или тонкой проволоки на поверхность воды аккуратно помещают одну маленькую каплю масла известного объёма $\text{V}$. Капля начинает растекаться по поверхности, раздвигая порошок и образуя круглое пятно максимальной площади $\text{S}$. Считается, что растекание прекращается, когда толщина масляного слоя становится равной размеру одной молекулы. После этого измеряют диаметр $\text{D}$ полученного пятна и вычисляют его площадь по формуле $S = \frac{\pi D^2}{4}$.

Далее, делая допущение, что объём масляного пятна, которое можно считать очень тонким цилиндром, равен начальному объёму капли масла, находят толщину этого слоя $\text{d}$. Эта толщина и будет являться оценкой размера (диаметра) одной молекулы масла.

Объём капли $\text{V}$ равен произведению площади пятна $\text{S}$ на его толщину $\text{d}$:

$V = S \cdot d$

Отсюда можно выразить толщину слоя, то есть искомый размер молекулы:

$d = \frac{V}{S}$

Таким образом, зная начальный объём капли масла и измерив площадь пятна, которое она образует на воде, можно оценить линейный размер молекулы масла.

Ответ: Опыт по растеканию капли масла известного объёма по поверхности воды до образования мономолекулярного слоя. Размер молекулы $\text{d}$ оценивается по формуле $d = \frac{V}{S}$, где $\text{V}$ — объём капли, а $\text{S}$ — площадь образовавшегося масляного пятна.