§10. РУХ І ВЗАЄМОДІЯ МОЛЕКУЛ.
Те, що молекули всіх тіл безперервно і безладно рухаються, підтверджується спостереженнями та дослідами.
Спостереження 1. Броунівський рух ніколи не припиняється. У краплі води (якщо не давати їй висохнути) рух частинок можна спостерігати протягом багатьох днів, місяців, років, він не припиняється (причиною броунівського руху є безперервний рух молекул тієї рідини, у якій знаходяться частинки тіла).
Спостереження 2. Поширення запахів парфумів свідчить про те, що молекули парфумів рухаються, а стикаючись з молекулами газів (що входять до складу повітря) багато разів змінюють напрям свого руху і, безладно переміщуючись, заповнюють увесь об'єм.
Дослід 1. У посудині містяться два гази, розділені непроникною перегородкою, молекули газів безладно і хаотично рухаються, стикаючись одна з одною. Якщо перегородку забрати, то молекули газів змішаються, тобто гази проникнуть один в одного.
Дослід 2. У скляну посудину наллємо водного розчину мідного купоросу (сульфату міді), він мас темно-блакитний колір, важчий за воду; поверх розчину в посудину дуже обережно (щоб не змішати рідини) наливаємо чистої води. На початку досліду бачимо чітку межу між водою і розчином мідного купоросу; через кілька днів межа поділу розпливеться (спочатку міняються місцями внаслідок свого руху окремі молекули води й мідного купоросу, які містяться біля межі поділу цих рідин, тобто молекули мідного купоросу потрапляють у нижній шар води, і навпаки, молекули води - у верхній шар розчину мідного купоросу); потім межа буде розпливатися ще більше (частина молекул міняється місцями з молекулами, які є в наступних шарах); через кілька тижнів ця межа зникне і у посудині утвориться однорідна рідина блідо-блакитного кольору (оскільки молекули рухаються безперервно і безладно, цей процес приводить до змішення рідин, вся рідина в посудині стає однорідною).
Історичний дослід. Гладенько відшліфовані свинцеву й золоту пластинки поклали одна на одну і стиснули тягарем. Ці пластинки зберігалися за температури близько 20 °С 5 років. За цей час золото і свинець проникли
одне в одне па відстань близько 1 мм.
ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО.
1. Який рух називають броунівським? Що він доводить?
Рух дуже дрібних твердих частинок у рідині називають броунівським рухом (це явище першим спостерігав у 1827 р. англійський ботанік Роберт Броун (1778-1858), розглядаючи в мікроскоп рух спорів рослин, що перебували у рідині).
Відкриття броунівського руху показало, що тіла справді складаються з окремих частинок – молекул, а молекули перебувають у безперервному безладному русі.
2. Що таке дифузія? Де вона відбувається?
Дифузія (у перекладі з лат. означає розтікання, поширення) – це взаємне проникнення речовин одна в одну при безпосередньому стиканні, зумовлене безладним рухом частинок речовини.
В рідинах дифузія відбувається повільніше, ніж у газах (оскільки відстані між молекулами в рідинах значно менші, ніж у газах), дифузія відбувається і у твердих тілах, але дуже повільно.
Кисень з навколишнього середовища внаслідок дифузії проникає всередину організму через шкіру та легені людини, поживні речовини завдяки дифузії проникають з кишечнику у кров, дифузія відбувається і під час паяння металевих деталей.
3. Як відбувається дифузія при вищій і нижчій температурах?
Спостереження 3. Якщо спостерігати дифузію рідин у двох посудинах, одну з яких па початку досліду поставили в холодне місце, а другу - в тепле, то можна встановити, що дифузія відбувається швидше за вищої температури.
Дифузія при вищій температурі відбувається швидше за рахунок більшої швидкості молекул у теплій речовині (швидкість руху молекул і температура тіла пов'язані між собою).
Процес розчинення відбувається швидше в гарячій воді, ніж у холодній.
4. За яких умов притягання між молекулами помітне?
Хоча молекули відокремлені проміжками й перебувають у безперервному безладному русі, тверді тіла й рідини не розпадаються на окремі молекули (тверде тіло навіть важко розтягти або розламати). Це пояснюється взаємним притяганням молекул: кожна молекула притягає до себе сусідні молекули й сама притягається до них, це притягання помітно проявляється лише на відстанях, що трохи більші за розміри самих молекул.
На відстанях, що набагато більші за розміри молекул, притягання між молекулами значно слабшає (тому два шматки розламаної грудочки крейди при складанні не втримаються одна біля одної; шматки розбитого скла не злипаються один з одним, адже дотикаються лише в деяких точках і молекули не зближуються на відстань, достатню для їх притягання, але при нагріванні вони почнуть плавитися і їх можна міцно з'єднати, на цьому ґрунтується зварювання металів, а також паяння і склеювання).
Два аркуші паперу неможливо зблизити настільки, щоб вони з'єдналися, однак якщо змочити аркуші водою, то вони злипнуться, бо молекули води наблизяться до молекул паперу настільки, що міжмолекулярне притягання вже втримуватиме аркуші один біля одного.
Крапелька води розтікається по поверхні чистого скла (змочує її), оскільки притягання між молекулами рідини менше, ніж між молекулами рідини та скла. Змочування або незмочування тіла певними рідинами також має пояснення міжмолекулярним притяганням.
Притягання між молекулами води більше, ніж між молекулами води та жиру, яким вкрите пір'я водоплавних птахів, тому вода не змочує їх (згадайте вираз «як із гуски вода!»).
Дослід 3. Візьмемо два свинцевих циліндри, добре відполіруємо їхні торці і з'єднаємо їх між собою так, циліндри злипаються так, що не розриваються навіть при порівняно великому навантаженні.
5. Які явища свідчать про те, що молекули не тільки притягуються одна до одної, а й відштовхуються?
Між молекулами одночасно з притяганням існує й відштовхування (при зближенні молекул до відстаней, порівнянних з розміром самих молекул, помітніше проявляється притягання, а при дальшому зближенні починає більше проявлятися відштовхування, тому існують проміжки між молекулами і вони ніколи не можуть «злипнутися»).
Сила відштовхування помітна з багатьох явищ: стиснуті тіла випрямляються тому, що при стисканні ми так зближуємо молекули, що вони відштовхуються одна від одної.