Физика

Введение

 

Есть два типа сущностей. Один тип – это предметы, тела, которые можно потрогать и посмотреть (пусть даже в микроскоп). Они обладают массой и состоят из вещества. Второй тип – это то, что мы ввели как модель: энергия, температура, гравитационное поле... Они характеризуют состояние тел и их взаимодействие. Когда сталкиваются два шарика, мы говорим, что между ними передалась энергия, но взять немного энергии и подержать в руках мы не сможем. Мы чувствуем притяжение Земли, гравитацию. Гравитационное поле – это модель, описывающая взаимодействие массивных тел.

 

Есть вещество, например вода, и есть его состояния: вода нагрета, разбита на капли, замерзла, движется в реке или падает в виде снежинок (см. рис. 1).

Рис. 1. Состояния воды

Но вода отличается от бензина, железа или кислорода, это разные вещества.

Из чего состоит вещество? Что будет, если взять стакан воды, лист бумаги, кусочек сахара – да что угодно – и разделить пополам, и еще раз пополам, и еще? Кто-то, может быть, пытался взять бумажку и разорвать ее как можно мельче. Есть ли предел?

Оказывается, есть. Если мы дойдем до этой предельной частицы и разделим ее еще раз, то потеряются свойства вещества.

 

Деление вещества на частицы. Молекулы и атомы

 

 

Рассмотрим на примере воды. Один грамм воды можно разделить так, что получится  одинаковых частиц, которые еще будут обладать свойствами воды. Это будет предел. Эти частицы называются молекулы: если мы разделим и их, это будет уже не вода.

 

Мы разделили один грамм на  частей, это многие миллиарды миллиардов ( частиц), представьте, какие это маленькие частички! Поэтому сложно сказать, вода это или нет. Но если мы соединим множество таких частиц, получим воду. Значит, свойства воды сохраняются. Вода, помимо прочих продуктов горения, образовывается при сжигании многих веществ: от бензина и газа до древесины. В водородном двигателе выделяется только вода. Она не такая, как мы привыкли видеть под краном, она выделяется в виде отдельных молекул, но это вода.

Если же мы разделим и эти предельные частицы, молекулы (см. рис. 2), то свойства воды не сохранятся.

Рис. 2. Молекула воды

Мы получим атомы химических элементов: для воды – это атом кислорода и два атома водорода (см. рис. 3).

Рис. 3. Атом кислорода и атомы водорода

Атомы можно сравнить с буквами, из которых по своим правилам можно собрать бесконечное число слов – молекул. Так, из атомов кислорода и водорода можно сложить молекулы кислорода и водорода (см. рис. 4), можно – молекулы воды или перекиси водорода.

Рис. 4. Сложение атомов

Если взять атомы других элементов, можно собрать множество других молекул, даже таких, которые до этого не существовали в природе. Такие вещества называются синтетическими (см. рис. 5).

Рис. 5. Синтетические вещества

Как из атомов складываются молекулы разных веществ – это изучает химия.

 

Взаимодействие молекул

 

 

Молекулы пребывают в постоянном хаотическом движении – это удивительно (см. рис. 6).

 

Рис. 6. Хаотическое движение молекул

Давайте сравним их с бильярдными шарами. Если привести шары в движение на бильярдном столе, они рано или поздно остановятся. Но представьте, что стол и его борта тоже состоят из таких же шаров, которые пребывают в движении – конечно, наш шар не остановится (см. рис. 7).

Рис. 7. Хаотическое движение шаров

Поэтому на уровне молекул движение не прекращается. Рядом всегда будут другие, движущиеся молекулы, они «растолкают» неподвижные. Избежать этого, изолировать систему нельзя потому, что все вещества состоят из молекул, которые не прекращают движение.

Эта модель вещества как состоящего из подвижных молекул объясняет ряд физических явлений. Молекулы движутся, перемешиваются, молекулы одного вещества проникают между молекулами другого – явление диффузии (см. рис. 8).

Рис. 8. Диффузия

Молекулы взаимодействуют между собой, и это определяет свойства веществ. Причем они взаимодействуют на разных расстояниях по-разному. На малых расстояниях отталкиваются (см. рис. 9).

Рис. 9. Взаимодействие молекул на близких расстояниях

На больших – притягиваются (см. рис. 10), причем на некотором расстоянии притяжение начинает ослабевать, и взаимодействие прекращается.

Рис. 10. Взаимодействие молекул на больших расстояниях

У хрупких твердых тел молекулы взаимодействуют только на очень малых расстояниях, поэтому разбитую вазу назад не соберешь: нельзя снова привести в контакт все молекулы на месте разлома (см. рис. 11).

Рис. 11. Разбитая ваза

У газов молекулы почти не взаимодействуют, не считая моментов столкновений. Их ничто не держит вместе, поэтому газ распространяется по всему предоставленному ему объему.

Обо всем этом подробнее вы узнаете на уроках данного раздела.

 

Список литературы

1. А. В. Перышкин. Физика 7 кл.: учеб. для общеобразоват. учреждений, 2-е издание, стереотипное. – М.: Дрофа, 2013. – 221 с.
2. Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. Физика 7 кл.: Учебник. – Х.: Издательство «Ранок», 2007, 192 с.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «allforchildren.ru» (Источник)
2. Интернет-портал «hemi.nsu.ru» (Источник)
3. Интернет-портал «school-collection.edu.ru» (Источник)
4. Интернет-портал «class-fizika.narod.ru» (Источник)

 

Домашнее задание

1. Что такое молекула и атом?
2. Что больше – молекула или атом? Почему?
3. Что такое диффузия? Где в быту можно наблюдать это явление?