Изучение дискретного строения вещества в физике средней школы

Моль служит для образования производных молярных величин, в частности, молярной массы. Определяющее уравнение молярной массы имеет вид:

,

где M - молярная масса однородного вещества;

m - масса однородного вещества;

- количество вещества.

Молярная масса - это физическая величина, определяемая отношением массы однородного вещества к его количеству.

Молярная масса показывает, какова масса одного моля однородного вещества.

Чтобы получить единицу молярной массы СИ, надо в определяющее уравнение молярной массы подставить единицы массы - 1 кг и количества вещества - 1 моль.

Получаем:

.

Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:

Значения приведенных величин позволяют путем вычислений оценить порядок величины размеров молекул.

Если считать, что молекулы в жидкости упакованы плотно и каждая из них вписывается в куб объемом V1 с ребром d, то

Объем одной молекулы связан с объемом Vm одного моля жидкости и числом Авогадро NA соотношением:

Объем одного моля жидкости выражается через ее молярную массу М и плотность :

Таким образом, диаметр молекулы равен:

Для воды:

Вычисляя, имеем:

Из приведенных выше сведений любопытным является вопрос о происхождении числа Авогадро. Действительно, невозможно вообразить, что это число принципиально могло бы быть получено путем непосредственных подсчетов. Тогда встает вопрос: а как оно было найдено опосредованными методами?

История вопроса примерно такова. В начале XIX в Гей-Люссак на опыте установил закон, согласно которому при химических реакциях соединение газов всегда происходит таким образом, что один объем одного газа соединяется только с кратными объемами другого газа.

Объясняя результаты опытов Гей-Люссака, итальянский ученый Авогадро в 1811 г. выдвинул гипотезу о том, что при одних и тех же температуре и давлении равные объемы газов содержат одно и то же число молекул. Будучи согласованной с рядом других сведений, полученных химиками, гипотеза Авогадро в дальнейшем получила статус закона.

Закон Авогадро можно сформулировать и следующим образом: 1моль любого вещества в газообразном состоянии при одинаковых давлении и температуре занимает вполне определенный объем. При нормальных условиях (p = 101,325 Па и t=0oC) этот объем равен примерно 22,4 л.

Из закона Авогадро следует, что отношение плотностей газов, взятых при одних и тех же условиях, (макроскопических и непосредственно измеряемых величин), равно отношению масс их молекул, (микроскопических и непосредственно неизмеряемых величин). Это отношение позволяет сравнивать массы молекул, так как плотность газа равна произведению концентрации n (числа молекул в единице объема) на массу одной молекулы m0 :

.

Закон Авогадро позволил определить и число молекул в моле любого вещества, получившее название числа Авогадро.

Впервые значение числа Авогадро определил в 1908 г. французский физик Перрен.

Идея метода Перрена строилась на гипотезе о том, что мельчайшие, взвешенные в жидкости частички, совершающие броуновское движение в поле тяготения, распределяются по высоте согласно тем же законам, что и молекулы газов, входящих в состав воздуха. В уравнение, показывающее, чему равно отношение плотностей газа на разных высотах, наряду с другими величинами, входит и масса молекулы. Зная, чему равны плотности различных газов на разных высотах, и измерив концентрацию броуновских частиц на разной глубине, можно сравнить массы молекул с массой броуновских частиц. Масса броуновских частиц, какими бы маленькими они ни были, величина измеряемая. Следовательно, подсчет числа, тщательным образом подготовленных, одинаковых по размеру, однородных броуновских частиц, в конечном счете позволяет определить массы молекул различных газов.

Информация по теме:

Некоторые особенности коррекционной помощи детям с нарушенным эмоциональным развитием в раннем возрасте
Уже в первые три месяца жизни нормально развивающегося ребенка заметен прогресс в его эмоциональной сфере: малыш не только плачет, но и смеется. В 3—4 месяца младенец пытается установить эмоциональный контакт со взрослым. Он улыбается, заглядывает в глаза, издает звуки и реагирует на попытки взросл ...

Сущность метода круговой тарировки
На протяжении всей своей работы в школе комплексно использую различные методы и приемы, но предпочтение отдаю методу круговой тренировки, так как считаю, что этот метод наиболее эффективен для решения цели всестороннего развития основных двигательных качеств учащихся. Круговая тренировка (КТ) являе ...

Методические разработки по изучению "Web конструирования" в школьном курсе информатики и ИКТ
Одна из задач школы - содействовать воспитанию нового поколения, отвечающего по своему уровню развития и образу жизни условиям информационного общества. Для этого учащимся предлагается осваивать способы работы с информационными потоками - искать необходимую информацию в доступных источниках, анализ ...