Изучение дискретного строения вещества в физике средней школы

Один из простейших опытов, позволяющих оценить размеры молекул, состоит в следующем. Капля масла падает на поверхность воды. Масло, растекаясь, образует очень тонкую пленку. Толщина этой пленки, по крайней мере, не меньше диаметра молекул.

Для одного из опытов по образованию масляной пленки результаты таковы.

Масса капли m = 0,8 мг = 8 10 -7 кг.

Плотность масла ρ = 900 кг/м3.

Площадь масляного пятна S = 0,55 м2.

Объем капли

Толщина масляной пленки, предположительно соизмеримая с диаметром молекулы:

.

Объем одной молекулы

.

Если предположить, что молекулы в капле упакованы плотно, то число молекул в капле:

Массу же одной молекулы можно оценить, разделив массу капли на число молекул, находящихся в ней:

;

г.

Эти числа, конечно же, неточны, но важно, что мы на основе простейших опытов можем их сами получить. Кроме того, они могут дать нам какие-то представления о масштабах микромира. Одно только сопоставление, которое нетрудно провести самостоятельно, оказывается весьма впечатляющим.

Если бы каждая молекула, находящаяся в нашей капельке масла, выросла до размеров макового зернышка, то сама капля разрослась до таких размеров, что для нее потребовалось бы несколько железнодорожных цистерн.

Массы молекул настолько малы, что часто бывает неудобно выражать их в килограммах или даже в дольных единицах - граммах или миллиграммах.

Для молекул удобно выбрать свой эталон массы. Зная его соотношение с килограммом, можно лишь в случае особой необходимости, или на заключительном этапе вычислений, представлять значение массы микрочастиц в килограммах.

Как и любой эталон, эталон для измерения массы молекул выбирается в значительной мере произвольно, из соображений удобства.

В настоящее время существует договоренность сравнивать массы всех молекул с 1/12 массы атома углерода - 12, называемой атомной единицей массы (1а.е.м. 1,66 .10-27 кг ). При таком способе определения масса молекул является величиной относительной. Она называется относительной молекулярной (атомной) массой вещества и обозначается Mr (Аr).

Относительная молекулярная (атомная) масса вещества - это физическая величина, равная отношению массы молекулы (атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода-12.

Согласно определению,

Физическая величина, определяемая числом структурных элементов (этими элементами могут быть атомы, молекулы, ионы, электроны и другие частицы или их группы), содержащихся в системе, называется количеством вещества системы.

Под системой (от греческого слова systema - соединение, составленное из частей) понимают множество структурных элементов, определенным образом связанных друг с другом и образующих единство, целостность.

Единица количества вещества системы - моль. В СИ - это одна из семи основных единиц.

Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде-12 массой 0,012 кг.

Моль является расчетной единицей, поэтому эталона для его воспроизведения не существует.

Как видно из определения, точное количество частиц в моле не указано. Принято считать его равным числу Авогадро.

Значение числа Авогадро известно из курса химии. Приближенно оно равно:

Если обозначить количество вещества буквой n, а число структурных элементов в некоторой системе буквой N, то

Информация по теме:

Описание структуры университетского образования
Обращаясь к истории возникновения университета (15,5), можно проанализировать, что ученые, философы и педагоги боролись за сохранение главного назначения университетов – быть эталонами, центрами высокого знания, очагами развития интеллекта и культуры духовного мира человека. Начиная с момента зарож ...

Содержание учебного материала – стержень урока
Содержание учебного материала - это тот фактический материал и теоретические положения, которые подлежат усвоению учащимися. Оно выступает в качестве своеобразной материальной основы урока, на базе которой осуществляется вся учебная деятельность учеников. Основу содержания учебного материала состав ...

Анализ методических рекомендаций по коррекции пространственных представлений детей четвертого года жизни с дизартрией
Несформированность пространственных представлений у детей четвертого года жизни с дизартрией отрицательно сказывается на развитии всей речемыслительной деятельности. Поэтому поиски специальных методических путей и средств формирования пространственных представлений имеют особое значение для воспита ...