Броуновское движение частиц в воде объясняется тем что броуновские частицы подвергаются

Физика. 7 класс

Соль или сахар в горячей воде растворяется быстрее, чем в холодной, потому что:

молекулы холодной воды с трудом разрушают пространственную решетку кристалла

процесс диффузии с ростом температуры ускоряется

молекулы холодной воды сильнее препятствуют движению молекул растворяемого вещества, чем молекулы горячей воды

Броуновское движение частиц в воде объясняется тем, что:

броуновские частицы подвергаются «бомбардировке» со стороны хаотично движущихся молекул

броуновские частицы представляют собой живые клетки, движущиеся в воде

молекулы воды подвергаются «бомбардировке» со стороны хаотично движущихся броуновских частиц

Диффузия протекает быстрее всего:

во всех веществах одинаково

Впишите в текст пропущенные слова.

Два куска мела не соединяются вместе даже при сильном сжатии, а два куска пластилина легко соединяются при незначительном сдавливании, потому что:

молекулы пластичных веществ удаётся без труда сблизить на расстояние, на котором начинают проявляться силы межмолекулярного притяжения

у твёрдых тел отталкивание между молекулами всегда преобладает над притяжением

у пластичных и легкодеформируемых тел притяжение между молекулами всегда преобладает над отталкиванием

Как из нескольких сортов фильтровальной бумаги выбрать тот, в котором поры меньше, не используя при этом никаких приборов?

Конец полоски бумаги опускаем в воду: в бумаге с меньшими порами вода поднимется на меньшую высоту

Менее шероховатая бумага обладает меньшими порами

Концы полосок разных сортов бумаги опускаем в воду: в той полоске, где поры меньше, вода поднимется на большую высоту

Если положить мел на мокрую губку, то он намокнет. Если же сухую губку положить на мокрый мел, то она останется сухой, потому что:

у мела капилляры меньше, чем у губки

молекулы воды в губке обладают большей подвижностью, чем молекулы воды в мокром меле

когда мел находится на губке, то расстояния между молекулами мела и воды становятся меньше, и мел намокает

Источник

Броуновское движение

Броуновское движение — это беспорядочные перемещения малых частиц, возникающие вследствие их столкновения с невидимыми молекулами воды или газа. Первым его обнаружил ботаник Роберт Броун — частицы пыльцы, которые он разглядывал под микроскопом на мокром предметном стекле, двигались рывками, — однако описать математически смог только Альберт Эйнштейн. Броуновское движение объясняет, как распространяется в спокойном воздухе пыльца, но и описывает также множество случайных процессов — от наводнений до скачков на фондовом рынке. Его непредсказуемые рывки связаны с фракталами.

В XIX веке ботаник Роберт Броун, разглядывая под микроскопом частицы пыльцы, обнаружил, что они не стоят на месте, но отрывисто двигаются. На миг он задумался — уж не живые ли они? Нет, конечно, просто их сбивали с места молекулы воды, которой Броун смачивал предметные стекла. Частицы пыльцы двигались хаотично, иногда лишь немного, иногда на довольно большие расстояния, и, в конечном счете, совершали по стеклу путь, предсказать который было невозможно. И многие ученые начали задумываться над открытием Броуна, названным в его честь «броуновским движением».

Случайное блуждание

Броуновское движение совершается любыми малыми частицами, находящимися во взвешенном состоянии в жидкости или газе. Его можно наблюдать даже у довольно больших частиц, например частиц дыма, — при большом увеличении видно, какие зигзаги они описывают в воздухе. Сила получаемых частицами ударов зависит от импульса молекул. Она оказывается большей в случае тяжелых молекул жидкости либо газа — как и в случае быстро движущихся, например, молекул нагретой жидкости.

Во второй половине XIX века предпринималась не одна попытка описать броуновское движение математически, однако сделать это смог лишь Эйнштейн в 1905 году, когда он также опубликовал специальную теорию относительности и дал описание фотоэффекта, за что получил Нобелевскую премию. Эйнштейн воспользовался тепловой теорией, основанной на столкновениях молекул, и успешно объяснил движения частиц, которые наблюдал Броун. Поняв, что броуновское движение доказывает существование молекул жидкостей, физики вынуждены были принять и учение об атомах, которое даже в начале XX века еще вызывало сомнения.

Диффузия

Со временем броуновское движение способно заставить частицу пройти значительное расстояние, хоть, разумеется, и не такое, какое она могла бы пройти, если бы никто не мешал ей двигаться по прямой. Это объясняется случайным характером движения молекул, которые с равной вероятностью могут толкать ее и вперед, и назад. Поэтому, если уронить в жидкость плотную группу частиц, они начнут рассеиваться (диффундировать) во все стороны даже при том, что жидкость никто не будет помешивать и никакие потоки в ней не возникнут. Каждая частица пойдет по своему пути, и капля начнет расширяться, образуя диффузное облако. Такое рассеяние играет важную роль в распространении загрязнений воздуха, имеющих точечный источник, например в распространении аэрозоля в атмосфере. Даже при полном отсутствии ветра химические вещества будут рассеиваться в воздухе вследствие одного лишь броуновского движения.

Фракталы

Путь, по которому следует частица, совершающая броуновское движение, дает нам пример фрактала. Каждый прямой отрезок этого пути может иметь любую длину и любое направление, однако некоторый общий рисунок все же существует. Этот рисунок несет в себе определенную структуру, в каком масштабе его ни разглядывай — от наименьшего из вообразимых до очень больших. А это и есть определяющее свойство фрактала.

Фракталы были в 1960-х и 1970-х предложены Бенуа Мандельбротом как метод представления самоподобных фигур в количественной форме. Фракталы — это фигуры, которые при любом масштабе выглядят одинаково. Если увеличить малый кусочек этой фигуры, вы увидите точно такую же, неотличимую от первой, рассматриваемой в большем масштабе, поэтому определить степень увеличения, глядя на фигуру, ни за что не удастся. Такая безмасштабная повторяемость часто встречается в природе — в рисунке береговой линии, в ветвях дерева, в листьях папоротника, в шестикратной симметрии снежинки.

Фракталы отличаются тем, что их длина или размерность не зависят от того, с каким увеличением вы их рассматриваете. Если вы решите измерить расстояние между двумя приморскими городами, Лендс-Эндом и Маунтс-Беем, то, скорее всего, придете к выводу, что оно составляет 30 км, однако вспомните про все береговые скалы и попробуйте обвить каждую веревкой — и вы обнаружите, что веревка вам понадобится в сотню километров длиной. Если же вы пойдете еще дальше и затеете обмерять каждую песчинку берега, веревку придется удлинить до многих сотен километров. Выходит, что абсолютная длина береговой линии зависит от масштаба, в котором вы проводите измерения. Ограничьтесь грубым очертанием берега — и вы снова вернетесь к уже знакомым вам 30 км. В этом смысле фрактальная размерность есть мера огрубления чего-то, будь то облако, дерево или горный хребет. Многие из фрактальных форм, например береговую линию, можно получить соединением шагов случайного движения — отсюда и их связь с броуновским движением.

Математика броуновского движения, или последовательность случайных шагов, может использоваться для создания фрактальных фигур, находящих применение во многих областях науки. С ее помощью можно создавать грубо очерченные виртуальные пейзажи — горы, деревья, облака — компьютерных игр, ее можно использовать в программах пространственного картирования, которые помогают роботам двигаться по сильно пересеченной местности, моделируя ее возвышенности и низины. Врачи применяют ее для медицинской визуализации, когда у них возникает нужда проанализировать структуру сложных органов тела, скажем легких, в которых ветвящиеся структуры присутствуют во всех масштабах, от грубого до совсем малого.

Идеи броуновского движения используются и для предсказания рисков либо событий будущего, которые являются суммарным результатом множества случайных воздействий — наводнений, колебаний фондового рынка. Фондовый рынок можно рассматривать как портфель ценных бумаг, стоимость которых варьируется случайным образом, напоминая броуновское движение множества молекул. Фигурирует оно и в моделировании других социальных процессов, относящихся к производству товаров и принятию решений. Броуновское движение с его случайным характером обладает значительным влиянием и появляется во множестве обличий — не в одном только танце чаинок в чашке горячего чая.

Источник

Броуновское движение

Описание презентации по отдельным слайдам:

Описание слайда:

Работу выполнила: Макарова Екатерина,
ученица 7 класса, ГОУ СОШ № 546 г.Москвы
Руководитель: Казакова Ю.В., учитель физики
Броуновское движение

Описание слайда:

В 1827 году Броун, разглядывая под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамери-канского растения Clarkia pulchella взвешенные в воде цитоплазматические зёрна, неожиданно обнаружил, что они непрерывно дрожат и передвигаются с места на место.

Описание слайда:

Цель работы: пронаблюдать и изучить броуновское движение частиц, взвешенных в воде.

Объект исследования: броуновское движение.

Предмет исследования: особенности наблюдения и характер броуновского движения.

Место проведения работы: Учебно-научный радиофизический центр МПГУ

Описание слайда:

Задачи исследования:
Изучить историю открытия броуновского движения.
Изучить значение открытия броуновского движения для развития науки.
Выяснить влияние разных факторов на характер броуновского движения.
Провести эксперимент по наблюдению броуновского движения.
Методы исследования:
Изучение литературы и материалов сайтов Интернета по данной теме.
Изучение характера броуновского движения при помощи модели.
Наблюдение броуновского движения.

Описание слайда:

В 1824 г. появляется новый тип микроскопа, обеспечивающий увеличение в 500-1000 раз. Он позволял увеличить частицы, до размера 0,1-1 мм
Но в своей статье Броун специально подчеркивает, что у него были обычные двояковыпуклые линзы, значит он мог увеличивать объекты не более, чем в 500 раз, то есть частицы увеличивались до размера всего 0,05-0,5 мм.
Величина пыльцевых клеток колеблется от 2,5 мкм до 250 мкм
Броуновские частицы имеют размер порядка 0,1–1 мкм.
Микроскопы 18 века

Описание слайда:

Ещё в 1670 году изобретатель микроскопа голландец Антони Левенгук возможно наблюдал аналогичное явление, так как его микроскоп давал увеличение до 300 раз, но зачаточное состояние молекулярного учения в то время не привлекли внимания к наблюдению Левенгука.
Антони ван Левенгук (1632-1723)

Описание слайда:

Отрывок из поэмы Лукреция Кара
«О природе вещей»
Вот посмотри: всякий раз, когда солнечный свет проникает
В наши жилища и мрак прорезает своими лучами,
Множество маленьких тел в пустоте, ты увидишь, мелькая,
Мечутся взад и вперёд в лучистом сиянии света…

Описание слайда:

Низкая температура (1 мин)
Высокая температура (1 мин)
Сравнение характера движения частицы
при помощи модели броуновского движения

Описание слайда:

Выводы:
Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных ударов молекул.
Броуновское движение является хаотичным.
По траектории частицы можно судить об интенсивности движения, чем меньше масса частицы, тем интенсивней становится движение.
Интенсивность броуновского движения прямо зависит от температуры.
Броуновское движение никогда не прекращается.

Описание слайда:

Мариан Смолуховский (1872–1917)
Впервые в 1904 году дал строгое объяснение броуновского движения

Описание слайда:

Описание слайда:

«Атомная теория восторжествовала. Некогда многочисленные, её противники повержены и один за другим отрекаются от своих взглядов, в течение столь долгого времени считавшихся обоснованными и полезными».
В 1926 г. Перрен получил Нобелевскую премию
за работу по «дискретной природе материи»

Описание слайда:

Броуновское движение частицы гуммигута в воде.
Точками отмечены последовательные положения частицы через 30 с. Наблюдения велись под микроскопом при увеличении ок. 3000.
Размер частиц около 1 мкм.
Одна клетка соответствует расстоянию 3,4 мкм.

Описание слайда:

МИКРОСКОП
NIKON
Eclipse LV 100
Видеокамера
Окуляр
Предметный столик
Объектив
Монитор
Винты для горизонтального
перемещения
предметного столика
Винты для настройки
резкости

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Описание слайда:

Роль броуновского движения
Броуновское движение ограничивает точность измерительных приборов. Например, предел точности показаний зеркального гальванометра определяется дрожанием зеркальца, подобно броуновской частице бомбардируемого молекулами воздуха.

Законами броуновского движения определяется случайное движение электронов, вызывающее шумы в электрических цепях.
Случайные движения ионов в растворах электролитов увеличивают их электрическое сопротивление.

Описание слайда:

http://ru.wikipedia.org
http://krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/BROUNOVSKOE_DVIZHENIE.html
http://www.physics.nad.ru/Physics/Cyrillic/brow_txt.htm
http://bse.sci-lib.com/article001503.html
http://scorcher.ru/art/theory/determinism/broun.php
http://marklv.narod.ru/mkt/ris2.htm
http://elementy.ru/trefil/30
http://allphysics.ru/phys/brounovskoe-dvizhenie
http://dxdy.ru/topic24041.html
http://vita-club.ru/micros1.htm
Использованные материалы

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Источник

Броуновское движение

7 класс, без форм заявки

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Молекулярно-кинетическая теория

Мы состоим из клеток, клетки состоят из молекул, молекулы из атомов, атомы из… Ладно, пока достаточно атомов. И молекулы, и атомы подчиняются законам, которые описаны в молекулярно-кинетической теории.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

Броуновское движение

Во второй половине ХIХ века в научных кругах разгорелась нешуточная дискуссия о природе атомов. На одной стороне дискуссии утверждали, что атомы — просто математические функции, удачно описывающие физические явления и не имеющие под собой реальной физической основы.С другой стороны настаивали, что атомы — это реально существующие физические объекты.

Самое смешное в этих спорах то, что за десять лет до их начала ботаник Роберт Броун уже провел эксперимент, который доказал физическое существование атомов. Вот, как это было:

Как Броун проводил эксперимент

Броун изучал поведение цветочной пыльцы под микроскопом и обнаружил, что отдельные споры совершают абсолютно хаотичные движения.

Представьте себе, что мы издалека наблюдаем, как плотная толпа людей толкает над собой большой мяч. Причём каждый толкает мяч, куда хочет. Мы не видим отдельных игроков, потому что поле далеко от нас, но мяч мы видим — и замечаем, что перемещается он очень беспорядочно.

Мяч постоянно меняет направление своего движения, и пойти в какую-нибудь определенную сторону не желает. Предсказать его местоположение через заданное время — нельзя.

Вот что-то похожее на это Броун увидел при изучении пыльцы.

В первую очередь он начал грешить на движение потоков воды или ее испарение, но проверив эту гипотезу, отмел ее. Проведя множество экспериментов, Броун установил, что такое хаотичное движение свойственно любым микроскопическим частицам — будь то пыльца растений, взвеси минералов или вообще любая измельченная субстанция. Но причины этого явления он выяснить не смог (не в обиду ботаникам, но все же, это не его специализация).

А теперь угадайте, кто смог применить этот эксперимент в доказательстве атомной теории строения вещества. Альберт Эйнштейн, кто же еще. Он объяснил его примерно так: взвешенная в воде спора подвергается постоянной «бомбардировке» со стороны хаотично движущихся молекул воды.

В среднем, молекулы воздействуют на нее со всех сторон с равной интенсивностью и через равные промежутки времени. Однако, как бы ни мала была частица, в силу чисто случайных отклонений сначала она получает импульс со стороны молекулы, ударившей ее с одной стороны, а затем — со стороны молекулы, ударившей ее с другой. И так далее.

Чуть позже, через 3 года после открытия Эйнштейна, в 1908 году французский физик Жан Батист Перрен провел серию опытов, которые подтвердили правильность эйнштейновского объяснения броуновского движения. Стало окончательно ясно, что наблюдаемое «хаотичное» движение броуновских частиц происходит вследствие межмолекулярных соударений. Поскольку вывод о том, что несуществующие в природе математические функции не могут привести к физическому взаимодействию, напрашивается сам собой, стало окончательно ясно, что спор о реальности атомов окончен: они существуют в природе.

Также, если еще раз посмотреть на второе положение молекулярно-кинетической теории, можно заметить, что броуновское движение очень хорошо его доказывает: Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

Попробуйте курсы подготовки к ЕГЭ по физике с опытным преподавателем в онлайн-школе Skysmart!

Диффузия

Явление, которое доказывает первое и второе положения молекулярно-кинетической теории называется диффузия.

Диффузия в газах

Если в комнате открыть флакон с духами или зажечь ароматизированную свечу, то запах вскоре будет чувствоваться во всей комнате. Распространение запахов происходит из-за того, что молекулы духов проникают между молекулами воздуха. На самом деле, в этом процессе очень большую роль играет такой вид теплопередачи, как конвекция, но и без диффузии не обошлось.

На самом деле, молекулы вокруг нас движутся очень быстро — со скоростью в сотни метров в секунду — это напрямую зависит от температуры.

Давайте проверим это сами несложным экспериментом:

Замерьте температуру воздуха в помещении. Распылите освежитель воздуха в одном углу, встаньте в другой и включите секундомер. А лучше проведите эксперимент вдвоем, чтобы один человек распылял, а другой включал секундомер — так не будет погрешности, но будет веселье 😉

Как только почувствуете аромат освежителя в противоположном от места распыления, выключите секундомер. Запишите результат измерения. А потом проветрите помещение и проделайте все то же самое. Время, через которое до вас дойдет запах, будет другим. Во втором случае аромат будет распространяться медленнее.

То есть, чем выше температура, тем больше скорость диффузии.

Диффузия в жидкостях

Если диффузия в газах происходит быстро — чаще всего за считанные секунды — то диффузия в жидкостях занимает минуты или в некоторых случаях часы. Зачастую это зависит от температуры (как и в эксперименте выше) и плотности вещества.

С диффузией в жидкостях вы встречаетесь, когда, например, размешиваете краску. Или когда смешиваете любые две жидкости, например, газировку с сиропом. Также из-за диффузии происходит загрязнение рек (да и в целом окружающей среды).

Ну или вот пример диффузии в жидкостях, с которым вы точно не встречались — акулы ищут свою жертву по запаху крови, который распространяется в океане за счет диффузии.

Диффузия в твёрдых телах

Диффузия в твёрдых телах происходит очень медленно. Например, при комнатной температуре (около 20 °С) за 4-5 лет золото и свинец взаимно проникают друг в друга на расстояние около 1 мм.

Кстати, если вы проведете такой эксперимент, то увидите, что в свинец проникло малое количество золота, а свинец проник в золото на глубину не более одного миллиметра. Такое различие обусловлено тем, что плотность свинца намного выше плотности золота.

Этот процесс можно ускорить за счет нагревания, как в жидкостях и газах. Если на тонкий свинцовый цилиндр нанести очень тонкий слой золота, и поместить эту конструкцию в печь на неделю при температуре воздуха в печи 200 градусов Цельсия, то после разрезания цилиндра на тонкие диски, очень хорошо видно, что свинец проник в золото и наоборот.

Источник

Броуновское движение

Всего получено оценок: 152.

Всего получено оценок: 152.

Броуновское движение – хаотичное движение мельчайших видимых частиц твердого вещества в газе или жидкости. Так в чем суть, и чем обусловлено броуновское движение частиц?

Открытие броуновского движения

В 1827 году ботаник Роберт Броун наблюдал за движением пыльцевых зерен в жидкости. Он обнаружил, что эти мельчайшие частицы безостановочно и хаотично движутся в воде. Этот случай его очень удивил, первой его реакцией было высказывание о том, что, наверное, пыльца живая, раз может двигаться. Поэтому тот же опыт он проделал с неорганическими веществами. И уже на основе этого примера выяснил, что частицы определенных размеров, независимо от того, органические они или неорганические, движутся хаотично и безостановочно в жидкостях и газе.

Уже позже было установлено, что в зависимости от размера частицы участвуют или не участвуют в броуновском движении. Если размер частицы более 5 мкм, то эти частицы в броуновском движении практически не участвуют. Если размер частиц менее 3 мкм, то эти частицы движутся хаотично, поступательно, либо вращаются.

Броуновские частицы в водной среде обычно не тонут, но и не всплывают на поверхность. Они находятся в толще жидкости во взвешенном состоянии

Уже в XIX веке броуновское движение изучал французский физик Луи Жорж Гуи. Он установил, что чем меньше внутреннее трение жидкости, тем броуновское движение становится интенсивнее.

Рис. 2. Портрет Луи Жорж Гуи.

Броуновское движение не зависит от освещения и внешнего электромагнитного поля. Оно вызвано влиянием теплового движения молекул.

Общая характеристика броуновского движения

Броуновское движение имеет место быть, так как все жидкости и газы состоят из атомов и молекул, которые постоянно находятся в движении. Следовательно, броуновская частица, попадая в жидкую или газообразную среду, подвергается воздействию этих атомов и молекул, которые двигают и толкают ее.

Когда в жидкую или газообразную среду помещено крупное тело, то толчки формируют постоянное давление. Если же среда окружает крупное тело со всех сторон, то давление уравновешивается, и на тело действует только сила Архимеда. Такое тело либо всплывает, либо тонет.

Рис. 3. Броуновское движение пример.

Броуновское движение объясняется тем, что благодаря случайной неодинаковости количества ударов молекул жидкости о частицу с разных направлений возникает равнодействующая сила определенного направления.

Что мы узнали?

Броуновское движение – бесконечное и хаотичное движение частиц определенного размера в газе или жидкости, молекулы и атомы которых приводят в движение эти частицы. В данной статье дается определение броуновского движения, а также объясняются причины его возникновения.

Источник