Движение на градивните частици на веществата

1. Брауново движение

  Веществата са изградени от атоми и молекули, които се намират в непрекъснато движение. През 1827 г. английският ботаник Робърт Браун наблюдава под микроскоп много малки частици от цветен прашец, разбъркани във вода. Браун забелязва, че частиците непрекъснато подскачат и описват "зиг-заги" подобно на футболни топки, които невидими футболисти ритат в различни посоки. Това напълно безредно (хаотично) движение било наречено брауново движение, а частиците, които го извършват - браунови частици (фиг.1.).

Фиг.1. Брауново движение

 

   Брауновото движение е експериментално доказателство, че молекулите на веществата се движат. Действително брауновите частици са подложени на непрекъснати удари от страна на заобикалящите ги молекули. Броят, посоката и силата на ударите непрекъснато се изменят и затова молекулите тласкат брауновата частица ту в едната, ту в друга посока, принуждавайки я да извършва хаотични движения. Ако можехме да наблюдаваме самите молекули, щяхме да видим, че те също непрекъснато се удрят една в друга и движението им е подобно на брауновото.

 

2. Движение на градивните частици

    Движението на градивните частици (атоми, молекули, йони) зависи от състоянието на веществото. Молекулите на газовете се намират на големи разстояния една от друга и силите на взаимодействие между тях са много слаби. Затова с приближение може да се приме, че молекулите взаимодействат само при удра помежду си. Между два удара те се движат по инерция - праволинейно и равномерно, като при всеки удар променят големината и посоката на скоростта си.

Фиг.2. Градивните частици на веществото в твърдо, течно и гозообразно състояние.

 

    Най-силно е взаимодействието между градивните частици на твърдите тела. Техните атоми сякаш са свързани с невидими пружинки, които не им позволяват да напускат местата си. Ако даден атом се отклони встрани, пружинките се деформират и възникват сили, които се стремят да го върнат обратно. Така подобно на махало атомът трепти около равновесното си положение. Тези трептения са хаотични - непрекъснато променят своята посока и амплитуда.

    Молекулите на течностите се задържат продължително време на едни и същи места. През това време те трептят подобно на частиците на твърдите тела. След това молекулите със скок променят местата си. На новото място пак трептят, преди на направят следващ скок и т.н.

    Движението на градивните частици  на веществото има следните общи характеристики:

  1. Движението е непрекъснато - не спира и продължава вечно.
  2. Движението е масово - в него участват всички частици.
  3. Движението е хаотично.

   Поради непрекъснатото движение на молекулите частиците на едно вещество могат да проникнат между частиците на друго вещество. Това явление се нарича дифузия (фиг.3.).




Фиг.3. Дифузия (източник - Уикипедия)

    Явлението дифузия може да се наблюдава при газове, течности и твърдите тела, като при последните две скоростта на взаимно проникване е много по-малка. Дифузията може да се ускори чрез повишаване на температурата на веществата, което показва, че при по-висока температура скоростите на градивните частици са по-големи.

  Разпространението в атмосферата на вредните газове, отделяни от промишлените предприятия, се дължи на дифузията и ветровете. Кислородът от атмосферата също чрез дифузия прониква в океаните, езерата, реките и прави възможно съществуването на живот във водата.

3. Вътрешна енергия

    Градивните частици на веществата се намират в непрекъснато вътрешно движение и взаимодействие помежду си. Следователно всяка градивна частици притежава енергия.

    Сумата от кинетичната енергия на хаотичното движение на градивните частици на едно тяло и потенциалната енергия на взаимодействието между тях се нарича вътрешна енергия на тялото.

    Вътрешната енергия се означава с буквата U и се измерва в джаули (J)

4. Основни положения на молекулно-кинетичната теория

  1. Веществата са изградени от частици, като пространството между тях е свободно.
  2. Градивните частици извършват непрекъснато хаотично движение.
  3. Градивните частици взаимодействат помежду си със сили на привличане и сили на отблъскване.
  4. Силите на взаимодействие и скоростите на градивните частици определят състоянието на веществото (твърдо, течно и газообразно).
  5. Скоростите на градивните частици и техните кинетични енергии нарастват приповишаване на температурата.