Краплі олії на поверхні води
Приєднуйтесь на сервер "Фізика" на Discord: https://discord.com/invite/ZUxcC22
Гіпотеза про те, що всі речовини складаються з окремих найдрібніших частинок, з’явилася дуже давно, більше двох тисяч років тому. Але лише на межі XIX-XX ст. було встановлено, які це частинки і які властивості вони мають.
Частинки, з яких складаються речовини, називають молекулами.
Молекули не можна побачити неозброєним оком. Вони настільки малі, що їх неможливо розгледіти навіть у мікроскоп, що дає 1000-кратне збільшення.
Для визначення розмірів молекул було проведено різні досліди.
Дослід. У чисту велику посудину наллємо воду і на її поверхню за допомогою піпетки капнемо краплину стеаринової олії.
У дослідах Релея використовувалася крапля масла, що розтікалась по поверхні води. Цікаво, що ліпіди - молекули жирів, зокрема, масла - мають амфімільну структуру. Це означає, що одна з частин молекули змочується водою (тобто її контакт з водою є енергетично вигідним), а інша - не змочується. Молекули масла мають вигляд голів з двома або трьома хвостами (див. рис. нижче), причому голови змочуються водою, а хвости - ні.
Олія починає розтікатися по поверхні води, утворюючи плівку. У міру розтікання олії товщина плівки стає дедалі меншою. Через деякий час розтікання припиняється.
Якщо припустити, що це відбувається через те, що всі молекули олії опинилися на поверхні води (утворюючи плівку завтовшки в одну молекулу), то, щоб знайти діаметр молекули, досить визначити товщину утвореної плівки.
Товщину плівки d визначимо із співвідношення:
Об’єм плівки - це об’єм поміщеної на поверхню води краплини. Його виміряли за допомогою піпетки V = 0,0009 см3, а площа плівки, що утворилася з краплини, - S = 5500 см2. Підставивши ці значення у формулу, ми отримали d = 0,00000016 см = 0,00000000016 м.
Цим числом і визначається приблизний розмір молекули стеаринової олії.
Оскільки молекули дуже малі, то в кожному тілі їх міститься величезна кількість. Щоб створити уявлення про їх число, наведемо приклад: якщо дитячу гумову кульку, наповнену воднем, проколоти так, щоб з неї щосекунди виходило мільйон молекул, то для вильоту всіх молекул з кульки знадобиться 30 мільярдів років! І це при тому, що маса водню, який наповнював кульку, становила б усього 3 г.
Це цікаво знати
Англійський фізик Майкл Фарадей (1791-1864) для визначення розмірів молекул розплющував шматочки золота на такі тоненькі пластинки, що їх товщину було неможливо виміряти безпосередньо. Можна було лише обчислити її, знаючи об'єм шматочка золота і площу пластинки. Прийнявши наближено товщину шматочка за діаметр молекули, Фарадей встановив, що цей діаметр повинен становити не більше ніж кілька мільйонних часток міліметра. Набагато точніший метод визначення розмірів молекул запропонували одночасно й незалежно один від одного два відомих фізики-експериментатори - німецький учений Вільгєльм Рєнтгєн (1845-1923) і англійський учений Джон Релей (1842-1919). Учені дослідно встановили, що олія розпливається по поверхні чистої води дуже тонкою невидимою плівкою. Тільки-но вся вільна поверхня води вкриється такою плівкою, надлишок олії утворює на воді олійні крапельки (їх завжди можна побачити на поверхні бульйону). Рентген і Релей товщину цих тоненьких плівок брали за діаметр молекули.
Проведені Рентгеном і Релеєм досліди показали, що олія може утворювати плівку товщиною 10-8 см.
Експериментальне завдання: отримати краплі олії на поверхні води, сфотографувати, оцінити розмір молекули масла.
Джерело: Фізика 7 клас Сиротюк
Приєднуйтесь на сервер "Фізика" на Discord: https://discord.com/invite/ZUxcC22
Дякую за увагу!
Бажаю Вам нових ідей!
Навчаємося, бо ми цього варті!
Підписуйтесь на блог!
Підписуйтесь на канал YouTube.
