Какие физические объекты (системы) изучает молекулярная физика?
Молекулярная физика изучает физические объекты, состоящие из молекул, атомов и их взаимодействий. Она исследует свойства веществ в различных агрегатных состояниях, процессы теплопередачи, диффузии, испарения, конденсации, а также кинетические и термодинамические явления.
Как различить механические и тепловые явления?
Механические явления связаны с движением тел под действием сил, их положением и скоростью (например, падение яблока с дерева, движение автомобиля). Тепловые явления связаны с изменением температуры, передачей тепла или изменением агрегатного состояния вещества (например, нагрев воды, плавление льда).
Приведите примеры тепловых явлений, происходящих в классе, дома, на улице.
В классе: нагрев воздуха батареями, охлаждение воды в стакане. Дома: кипение воды на плите, обогрев комнаты. На улице: таяние снега, замерзание лужи зимой.
Обсудите с одноклассником, можно ли доказать первое утверждение, проведя опыт по окрашиванию воды кристалликом марганцовокислого калия? Подумайте, о чём свидетельствует явление распространения запахов ароматических веществ в помещении. Подумайте, как экспериментально доказать, что частицы вещества притягиваются и отталкиваются.
Опыт с кристалликом марганцовки показывает явление диффузии, подтверждая, что молекулы вещества движутся и смешиваются с молекулами воды. Распространение запахов ароматических веществ также свидетельствует о движении молекул газа в воздухе. Это явление демонстрирует хаотическое движение молекул, характерное для газа.
Чтобы экспериментально доказать, что частицы вещества притягиваются и отталкиваются, можно использовать опыт с каплей воды: капля стремится принять сферическую форму под действием сил притяжения между молекулами. Отталкивание молекул можно показать на примере сжатия жидкости или газа, при котором наблюдается сопротивление.
Откройте в электронном приложении таблицу Менделеева и посчитайте относительную молекулярную массу некоторых известных вам молекул.
Для подсчёта относительной молекулярной массы нужно суммировать атомные массы элементов в молекуле. Например, для воды (H₂O):
масса водорода ≈ 1, масса кислорода ≈ 16. Молекулярная масса воды = 2 * 1 + 16 = 18.
Подумайте, можно ли по числу молей сравнивать массы двух разных веществ.
Сравнение масс двух разных веществ по числу молей возможно, если учитывать молекулярные массы. Один моль вещества содержит одинаковое количество частиц (число Авогадро ≈ 6.022 * 10²³), но масса будет различаться, так как молекулярные массы веществ разные.
1. Какие измерения надо произвести, чтобы оценить размеры молекулы оливкового масла?
Для оценки размеров молекулы оливкового масла можно провести опыт по измерению толщины монослоя масла на поверхности воды. Это делается следующим образом: В воду капают небольшое количество масла и дают ему растечься, пока не образуется тонкий равномерный слой. Измеряют площадь, которую занял этот слой, и объём масла, использованного в эксперименте. Размер молекулы можно оценить как отношение объёма масла к площади слоя, так как толщина слоя соответствует размеру одной молекулы.
2. Если бы атом увеличился до размеров макового зёрнышка (0,1 мм), то размеров какого тела при том же увеличении достигло бы зёрнышко?
Среди доказательств существования молекул, не упомянутых в тексте, можно привести:
Явление броуновского движения, когда мелкие частицы в жидкости или газе движутся хаотически из-за ударов молекул. Рентгеноструктурный анализ, который позволяет определить расположение молекул в кристаллах. Диффузия, при которой вещества проникают друг в друга, подтверждая движение молекул. Изучение спектров поглощения и излучения молекул, отражающих их структуру.
3. Перечислите известные вам доказательства существования молекул, не упомянутые в тексте.
Относительная молекулярная масса воды рассчитывается, суммируя атомные массы её составляющих: Атом водорода ≈ 1. Атом кислорода ≈ 16. Итого: 2×1+16=18.
4. Чему равна относительная молекулярная масса воды?
Если атом увеличился до размеров макового зёрнышка (0.1 мм), то размеры макового зёрнышка (примерно 1 мм) увеличились бы в такой же пропорции. Увеличение составило 0.1 мм / 10⁻¹⁰ м = 10⁶ раз. Тогда маковое зёрнышко достигло бы размеров 1 мм * 10⁶ = 1 км.
5. Перенесите в тетрадь и заполните таблицу.
Количество вещества (через число частиц): n = N / Nₐ, где n — количество вещества (моль), N — число частиц, Nₐ — число Авогадро (6.022 * 10²³ моль⁻¹).
Количество вещества (через массу тела): n = m / M, где m — масса вещества (кг), M — молярная масса (кг/моль).
Масса одной молекулы: m₀ = M / Nₐ, где m₀ — масса одной молекулы, M — молярная масса (кг/моль), Nₐ — число Авогадро.
Концентрация молекул: n = N / V, где n — концентрация молекул (молекулы/м³), N — число молекул, V — объём (м³).