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:

Воспитание как средство формирования личности человека
Основой воспитания (фундаментом фундамента) является воспитательная готовность — особое состояние психофизиологических структур, которое формируется под воздействием внешних и внутренних факторов и предшествует собственно воспитанию и обучению, всякому психическому процессу: ощущению, восприятию, п ...

Развитие идеи соединения обучения
Историю воспитания и обучения в Древней Руси и Русском государстве до XVII в. невозможно рассматривать вне связи с общим историко-культурным развитием восточнославянских народов, для которых, безусловно, важнейшим событием стало принятие в 998 г. христианства. В общем, этот большой временной отрезо ...

Анализ тенденций развития биологического образования
Моделирование ситуаций научного поиска, развитие эмоционально-чувственного отношения к живым системам приносят радость познания которой так мало на уроках биологии с использованием репродуктивных методов. "Открытия", "озарения", интеллектуальные и практические "изобретения& ...