Um zu verstehen, reicht Wissen allein oft nicht aus. Und Erfahrung hat einen Nachteil. Das Bewusstsein kommt, wenn seine Ergebnisse bereits Ihre Biographie, das Schicksal Ihrer Lieben beeinflusst haben. Manchmal ist es zu spät, etwas zu ändern...
Wir mochten Vorlesungen über Psychologie nicht. Erstens nicht unser Profil. Für uns Physik- und Mathematikstudenten wurde das Nachdenken über Psyche, Motorik, Emotionen, Bewusstseinsebenen als Zeitverschwendung empfunden. Es gibt Gesetze der Physik, mathematische Modelle, Beschreibungen dieser Gesetze. Alles andere ist Demagogie, schwacher Intellekt, Menschen. Schließlich wurde keines ihrer Postulate mathematisch untermauert. Ja, und im Allgemeinen wird dies alles für uns zukünftige Spezialisten nicht erforderlich sein.
Sie wurden uns von einem Assistenzprofessor für Psychologie an einer nahe gelegenen Universität vorgelesen. Wir waren in der Regel in seinem Unterricht mit unseren eigenen Angelegenheiten beschäftigt. Wer bereitete sich auf ein Kolloquium zum Thema "Inverse hyperbolische Funktionen" vor? Wer hat die Zusammenfassung geschrieben - „Gleichungen erster Ordnung. Ungefähre Methoden der Integration. "Picards Methode der sukzessiven Annäherung".
Einige Namen gaben allem um sich herum Selbstachtung und Herablassung. Alles außerhalb dieser Diskussionen ist Zeitverschwendung. Ein irrationaler Gebrauch der Kraft des Intellekts!…
Diesmal trat er unerwartet und irgendwie auf besondere Weise ins Publikum ein. Was das bedeutete, war schwer zu sagen. Aber alles deutete auf seine Entschlossenheit und Mystik hin. Es begann mit einer Pause. Vorsichtig sah er sich bei allen Anwesenden um. Ja, und wir, alle totgeschwiegen, konnten endlich in unseren Dozenten blicken. Für das hektische Tempo des Studentenlebens, die Einstellung zum Thema, musste ich irgendwie nicht auf sein Image achten.
Und er stellte sich als ungewöhnlich heraus. Das Alter war unbestimmt. Zu jung für einen alten Mann, zu weise für einen jungen Mann. Der Blick war durchdringend, besonders ohne Brille. Die Brille machte den Eindruck einer geistesabwesenden Person. Und er trug immer eine Brille. Er war deutlich anders gekleidet als sonst. Sein Wunsch, auf sich aufmerksam zu machen, wurde erraten.
Irgendwo innerlich lächelnd, begann er,
Sie sind meine Geeks. Glaubst du, ich verstehe dich nicht? Ich war selbst einmal Student. Und abgesehen von der Physik habe ich nichts wahrgenommen. Mathematik war für mich eine langweilige, ermüdende Belastung. Das ist Physik! Dies ist ein in Erfahrung verwirklichter Gedanke! Alles beginnt mit ihr. Später fangen Mathematiker an zu zaubern und darüber nachzudenken, wie man dieses ganze Phänomen in Form einer Formel beschreiben kann. Und schon sind wir weitergezogen.
Aber irgendwann wurde mir klar, dass alle Gesetze außerhalb der menschlichen Wahrnehmung keinen Sinn machen. Und ich wurde krank mit Psychologie. Leider stimme ich dem Programm nicht zu. Daher sind alle Vorlesungen, egal wie langweilig sie auch sein mögen, Pflicht. Machen wir heute eine Ausnahme. Ich werde Ihnen einige der neuesten Entwicklungen in diesem Bereich vorstellen.
Informationen sind das Herzstück menschlicher Kommunikation. Die Psyche ist in gewisser Weise ein Produkt, das Ergebnis der Wirkung von Informationen.
Es durchdringt alles Materielle. Ohne ihre Beteiligung findet kein einziger Prozess statt. Atome reihen sich in einem Kristallgitter aneinander, Schneeflocken erhalten ein einzigartiges, individuelles Muster, Elementarteilchen interagieren miteinander, bilden Materie – alles ist von Informationsaustausch durchdrungen. Hier lernt man aus Lehrbüchern. Sie hören Vorlesungen. Lesen Sie die Werke, Monographien, Notizen Ihrer Kameraden. All diese Informationen werden durch elektromagnetische Felder übertragen. Licht, Schall, Funkwellen, elektromagnetische Felder.
Kürzlich zeigte der Nobelpreisträger Bridgman, dass die Übertragung von Informationen nicht nur durch elektromagnetische Felder möglich ist, sondern auch durch die Verzerrung des physikalischen Vakuums.
Das heißt, es ist nicht notwendig, mit Worten zu sprechen, um andere Arten von Feldern zu beeinflussen. Die Situation im Publikum, der Zustand des Dozenten, der Zustand der Zuhörer, also Sie, das wirkt sich auch auf Sie aus, auf Ihre Psyche. Die Psyche ist eine interessante Sache. Sie nimmt den Zustand der Umgebung wahr. Nimmt dieser Zustand, Informationen über die Situation, zusätzlich zum Wunsch und Willen seines Besitzers auf. Ein Vortrag voller Diskussionen und Eindrücke wirkt doppelt auf die Zuhörer.
Sie haben darauf geachtet, dass nicht wohlhabende Kinder in wohlhabenden Familien aufwachsen. Wie? Warum?
Die Erfahrung zeigt: Wo Aufrichtigkeit, Respekt, Verständnis und Toleranz fehlen, können weder Bücher noch Bildung dies ersetzen.
Die Krümmung des physischen Vakuums, das sich an alle negativen Momente erinnert und diese wiederholt, tief auf einer unterbewussten Ebene, setzt sich in der Seele dieser Kinder fest. Und umgekehrt ermöglicht die Atmosphäre der Liebe, Zuneigung und des Verständnisses der Familienmitglieder, der Respekt vor dem Einzelnen, die Bildung einer Person mit hoher Kultur und hohen moralischen Prinzipien. Sie weichen Inspiration, Talent, Vorahnung.
Ich würde Ihnen raten, unseren Kurs von diesen Positionen aus zu betrachten. Schließlich seid ihr junge Leute, die von einem Verlangen nach Wissen besessen sind. Warum nicht die Naturgesetze zu Ihrem Vorteil nutzen. Nicht nur das quantitative Ergebnis hängt von der Atmosphäre im Klassenzimmer, Labor, Betrieb, Familie ab. Nicht weniger wichtig ist die Qualität.
Und dann trägt die Kultivierung der Fähigkeit, Informationen durch die Krümmung des physischen Vakuums wahrzunehmen, zum Phänomen der Erleuchtung bei. Erleuchtung ist, wenn die Informationen, die Sie angesammelt haben, plötzlich auf mysteriöse Weise gegen Ihren Willen in einem vollständigen logischen Kontinuum aneinandergereiht werden. Das ist eine Idee, ein Gedanke. Beraube dich nicht. Und ich helfe Ihnen dabei. Schließlich sind Sie schlau, da Sie in diesem Publikum sitzen ...
Nach diesem Vortrag überdachten alle ihre Beziehung zum Thema.
Was, wenn wir lernen zu glänzen?...
Der amerikanische Physiker Percy Williams Bridgman wurde in Cambridge (Massachusetts) geboren. Er war das einzige Kind von Raymond Landon Bridgman, einem Zeitungsreporter, Publizisten, und Mary Ann Maria Bridgman, geborene Williams. Kurz nach seiner Geburt zog die Familie nach Newton, wo B. mit dem Besuch der Pfarrkirche, dem Schachspielen und dem Sport aufwuchs. Lehrer weiterführende Schule in Newton riet ihm, seine Wege der Wissenschaft zu wählen.
1990 trat Herr B. in die Harvard University ein und markierte damit den Beginn seiner langjährigen Zusammenarbeit Bildungseinrichtung. Er entschied sich für das Studium der Chemie, Mathematik und Physik und erhielt 1904 einen Bachelor-Abschluss mit Auszeichnung. nächstes Jahr Er erhielt den Magistertitel und wurde 1908 mit einer Dissertation über die Wirkung von Druck auf den elektrischen Widerstand von Quecksilber zum Doktor der Naturwissenschaften promoviert. B. begann 1908 seine Laufbahn als Forscher, wurde 1910 Lehrer, 1913 Assistenzprofessor, 1919 Professor, 1950 Universitätsprofessor und 1954 Honorarprofessor im Ruhestand.
Das Ergebnis seiner wissenschaftlichen Arbeit ist enorm – 260 Artikel und 13 Bücher, was nicht zuletzt auf seine Ablehnung aller öffentlichen Aufgaben zurückzuführen ist: Er wurde nie auf Fakultätssitzungen und sehr selten – im Universitätsausschuss gesehen. Die Aussage "Ich interessiere mich nicht für Ihr College, ich will forschen", die er gegenüber dem Universitätspräsidenten Abbott Lawrence Lowell abgab, charakterisierte ihn als Individualisten, was sich auch in seiner Unwilligkeit ausdrückte, gemeinsame Forschung zu betreiben oder zu übernehmen mehr als die notwendige Anzahl von Doktoranden.
1905 erfand Herr B. ein versiegeltes Verfahren zum Isolieren von Gefäßen mit Hochdruckgas. Das Konstruktionsprinzip von B. bestand darin, dass die Isolierdichtung aus Gummi oder Weichmetall unter einem Druck komprimiert wurde, der größer war als der Druck im Inneren des Behälters. Der Verschlussstopfen dichtet bei steigendem Druck automatisch ab und leckt nie, egal wie hoch der Druck ist, solange die Wände des Behälters halten.
Die Schaffung von hochfesten gehärteten legierten Stahllegierungen, die Wolframcarbid mit einem Kobaltzusatz (Carbol) enthielten, ermöglichte es B., mit ihren ständig verbesserten Geräten die Kompressibilität, Dichte und den Schmelzpunkt von Hunderten von Materialien in Abhängigkeit von Druck und Temperatur zu messen. In seiner Arbeit fand er heraus, dass viele Materialien unter hohem Druck polymorph werden, ihre Kristallstruktur verändert, was eine dichtere Packung von Atomen in einem Kristall ermöglicht. Seine Forschungen zum druckinduzierten Polymorphismus deckten zwei neue Formen von Phosphor und „heißes Eis“ auf – Eis, das bei 180 Grad Fahrenheit und etwa 20.000 Atmosphären Druck stabil ist. In den Folgejahren stellten die Forscher unter hohem Druck synthetische Diamanten, kubische Bornitridkristalle und hochwertige Quarzkristalle her. B. entdeckte, dass hoher Druck sogar die elektronische Struktur von Atomen beeinflussen kann, wie aus der Abnahme des Atomvolumens des Elements Cäsium bei 45.000 Atmosphären hervorgeht. Seine Forschung bewies, dass bei hohen Drücken, die im Erdinneren herrschen, radikale Veränderungen eintreten physikalische Eigenschaften und Kristallstruktur von Gesteinen.
Mit Hilfe von Doppelkompressionsgeräten, bei denen ein leistungsstarker Kompressor in einem Hochdruckbehälter arbeitet, erhielt B. in kleinen Volumina leicht einen Druck von etwa 100.000 Atmosphären. Von Zeit zu Zeit untersuchte er die Auswirkung von Drücken auf Materie, die 400.000 Atmosphären erreichten.
1946 erhielt Herr B. den Nobelpreis für Physik „für die Erfindung eines Gerätes, mit dem man Ultrahochdruck erzeugen kann, und für die damit verbundenen Entdeckungen in der Hochdruckphysik“. In einer Rede bei der Preisverleihung betonte A.E. Lind von der Königlich Schwedischen Akademie der Wissenschaften gratulierte B. mit „herausragend Forschungsarbeit auf dem Gebiet der Hochdruckphysik. Er sagte: "Mit Hilfe Ihrer originellen Apparatur, kombiniert mit brillanter experimenteller Technik, haben Sie unser Wissen über die Eigenschaften von Materie bei hohen Drücken erheblich bereichert."
Während des Ersten Weltkriegs schuf B. in New London (Connecticut) ein Schallerkennungssystem für die U-Boot-Bekämpfung. Während des Zweiten Weltkriegs beschäftigte er sich mit dem Problem der Kompressibilität von Uran und Plutonium und trug so zur Entstehung der ersten Atombombe bei.
1912 heiratete Mr. B. Olivia Ware, Tochter von Edmund Ware, dem Gründer der Atlanta University. Sie hatten einen Sohn und eine Tochter. Peter lebte mit seiner Familie in Cambridge und in seinem Sommerhaus in Randolph, New Hampshire, und widmete einen Großteil seiner Zeit der Gartenarbeit, dem Klettern, der Fotografie, dem Schach, dem Handballspielen und dem Lesen Detektivgeschichten und spiele Klavier.
Im Alter von 79 Jahren, 7 Jahre nach seiner Pensionierung, erfuhr B., dass er Krebs hatte und nur noch wenige Monate zu leben hatte. Schnell die Gehfähigkeit verlierend und keinen Arzt findend, der ihm das Sterben erleichtern würde, beging B. am 20. August 1961 Selbstmord. Er hinterließ einen Zettel mit der Aufschrift: „Es ist nicht sehr anständig von Seiten der Gesellschaft zu erzwingen eine Person, die solche Dinge selbst tut. Dies ist wahrscheinlich der letzte Tag, an dem ich es selbst tun konnte. PUB."
B. war Mitglied der National Academy of Sciences, der American Philosophical Society. Amerikanische Akademie der Wissenschaften und Künste. American Association for the Advancement of Science und der American Physical Society. Er war ein ausländisches Mitglied der Royal Society of London. Nationale Akademie der Wissenschaften von Mexiko und Indische Akademie der Wissenschaften. Zu seinen zahlreichen Auszeichnungen gehörten die Rumford-Medaille der American Academy of Arts and Sciences (1917), die Elliot-Cresson-Medaille des Franklin Institute (1932), der Comstock Prize der National Academy of Sciences (1933) und die American Research Corporation Wissenschaftspreis (1937). Er war Ehrendoktor des Brooklyn Polytechnic Institute, der Harvard University, der Princeton University, Yale Universität und Stevens Institute of Technology.
MOLEKULARPHYSIK
THERMISCHE PHÄNOMENE
Grundlegende Bestimmungen der molekularkinetischen Theorie
und ihre experimentelle Bestätigung.
Lernziele:
1. Einführung in die Hauptbestimmungen der molekularkinetischen Theorie und deren experimentelle Bestätigung.
2. Setzen Sie die Arbeit an der Entwicklung von Gedächtnis, Aufmerksamkeit, Sprache, Denken und Interesse an Physik durch die Demonstration von Experimenten fort.
3. Fortsetzung der Willensbildung, Ausdauer, Wissensdurst,
verantwortungsvoller Umgang mit Lernen.
Unterrichtstyp : Lektion lernen neues Material.
Demos: 1. Fragment des Videofilms „Brownsche Bewegung“.
2. Diffusion in Flüssigkeiten und Gasen.
3. Wechselwirkung von Körperpartikeln.
Unterrichtsplan:
- Präsentation von neuem Material.
- Kontrollfragen zum Thema.
- Qualitätsprobleme lösen.
- Hausaufgaben
Plan für die Präsentation von neuem Material: 1. Einleitung.
2. Historischer Bezug.
3. Grundlegende Bestimmungen des ILC.
Unterrichtsfortschritt: (Folie Nummer 1)
- Präsentation von neuem Material.
1. Einleitung.
Wir leben in einer Welt makroskopischer Körper. Die Mechanik untersucht die Bewegung makroskopischer Körper – die Bewegung einiger Körper relativ zu anderen im Raum im Laufe der Zeit. Aber es ist nicht in der Lage zu erklären, warum es feste, flüssige und gasförmige Stoffe gibt und warum diese Körper von einem Zustand in einen anderen wechseln können.
In der Mechanik spricht man von Kräften als Ursachen einer Geschwindigkeitsänderung, ohne die Natur dieser Kräfte zu klären. Es bleibt unklar, warum beim Zusammendrücken von Körpern elastische Kräfte auftreten, warum Reibungskräfte entstehen. Diese und viele weitere Fragen können durch das Studium der Sektion "Molekulare Physik" beantwortet werden.
Nach der mechanischen Bewegung sind die auffälligsten Phänomene mit der Erwärmung oder Abkühlung von Körpern mit einer Änderung ihrer Temperatur verbunden. Diese Phänomene werden thermisch genannt. Thermische Phänomene treten im Inneren von Körpern auf und werden vollständig durch die thermische Bewegung der Teilchen bestimmt, aus denen dieser Körper besteht.
Der Wert thermischer Phänomene.Das gewöhnliche Erscheinungsbild unseres Planeten existiert und kann nur in einem ziemlich engen Temperaturbereich existieren. Wenn die Temperatur 100 ° C überschritten hat, dann auf der Erde unter normal Luftdruck es gäbe keine Flüsse, Meere und Ozeane, es gäbe überhaupt kein Wasser, alles Wasser würde sich in Dampf verwandeln. Bei einem Temperaturabfall von mehreren zehn Grad würden sich die Ozeane in Gletscher verwandeln.
Noch engere Temperaturbereiche sind notwendig, um das Leben von warmblütigen Tieren zu erhalten. Die Temperatur von Tieren und Menschen wird durch interne Mechanismen der Thermoregulation auf einem genau definierten Niveau gehalten. Es reicht, wenn die Temperatur um ein paar Zehntel Grad ansteigt, und wir fühlen uns ungesund. Eine Veränderung um mehrere Grad führt zum Tod des Organismus.
Eine Temperaturänderung beeinflusst alle Eigenschaften von Körpern. Beim Erhitzen oder Abkühlen ändern sich also die Abmessungen von Körpern und das Volumen von Flüssigkeiten. Die mechanischen Eigenschaften von Körpern ändern sich erheblich, z. B. Elastizität, Widerstandsfähigkeit gegen elektrischen Strom, magnetische Eigenschaften usw.
Alle oben genannten und viele andere thermische Phänomene gehorchen bestimmten Gesetzen, die wir im Abschnitt "Molekularphysik" untersuchen werden. Beginnen wir mit dem Studium des Abschnitts mit dem Thema "Grundlagen der molekularkinetischen Theorie und ihre experimentelle Bestätigung".
(Folie Nr. 2) 2. Historischer Bezug.
MKT erklärt thermische Phänomene, die Eigenschaften von Körpern basierend auf der Idee, dass alle Körper aus sich zufällig bewegenden Teilchen bestehen.
Historische Referenz:
Im 5. Jahrhundert v e. Der antike griechische Wissenschaftler Demokrit stellte eine atomistische Hypothese auf: Alles auf der Welt besteht aus Atomen; Zwischen den Atomen ist eine Lücke. Argumente für die Lehren von Demokrit finden sich in dem berühmten Gedicht des antiken römischen Dichters Lucrucius Cara „Über die Natur der Dinge“:
... die Kleidung am Meer feucht wird,
Und es trocknet in der Sonne.
Sie können jedoch nicht sehen
Wie sich Feuchtigkeit darauf niederschlägt und wie sie verschwindet.
Das bedeutet, dass Wasser in so winzige Teile zerkleinert wird,
Dass sie für unsere Augen unzugänglich sind.
4. Jahrhundert BC e. Aristoteles - lehnte die Hypothese von Demokrit ab.
Anderthalbtausend Jahre nach dem Erscheinen der atomistischen Hypothese im mittelalterlichen Frankreich wurde ein Dekret erlassen, um die Verbreitung der Atomlehre unter Todesstrafe zu verbieten. Die Kirche vernichtet alle Keime des Neuen und Fortschrittlichen, die nicht in das System religiöser Weltvorstellungen passen.
Erst im 17. Jahrhundert eine konsequente molekularkinetische Theorie begann sich zu entwickeln. Einen großen Beitrag zur Entwicklung dieser Theorie leistete der große russische Wissenschaftler M.V. Lomonossow. Er erklärte die grundlegenden Eigenschaften von Gas durch die zufällige Bewegung von Molekülen. Er war der erste, der die Natur der Wärme erklärte.
3. Grundlegende Bestimmungen des ILC.
Die IKT basiert auf drei Grundprinzipien:(Folie Nr. 3)
- alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen (Atome, Moleküle, Elektronen, Ionen);
- Materieteilchen befinden sich in ständiger chaotischer Bewegung (dies wird oft als thermische Bewegung bezeichnet);
- Materieteilchen interagieren miteinander.
4. Experimentelle Bestätigung des MCT.(Folie Nummer 4)
Erster Platz
1. Die Annahme über die molekulare Struktur der Substanz wurde nur indirekt bestätigt. Die Größe von Molekülen und Atomen ist so klein, dass sie unterschieden werden können herkömmliches Mikroskop unmöglich. Daher zweifelten viele Wissenschaftler auch im 19. Jahrhundert noch an der Existenz von Molekülen. Heute ist die Technik so weit fortgeschritten, dass sogar einzelne Atome mit Ionen- und Elektronenmikroskopen untersucht werden können. Es ist ziemlich einfach, die Existenz von Molekülen zu überprüfen und ihre Größe abzuschätzen. Geben Sie einen sehr kleinen Tropfen Öl auf die Wasseroberfläche. Der Ölfleck breitet sich über die Wasseroberfläche aus, aber die Fläche des Ölfilms darf einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Es liegt nahe anzunehmen, dass die maximale Fläche des Films einer ein Molekül dicken Ölschicht entspricht. Zum Beispiel ein Tropfen Olivenöl mit einem Volumen von 1 mm 3 breitet sich über eine Fläche von nicht mehr als 1 m aus 2 . Daraus folgt, dass die Größe eines Ölmoleküls etwa 10 beträgt-9 m.
2. Eine weitere Bestätigung ist die Erfahrung von Bridgman: Öl, das in einen Stahlbehälter gegossen wird, wird unter ultrahohem Druck gepresst, und es wird festgestellt, dass Öltröpfchen an den Wänden des Behälters erscheinen. Fazit: Öl besteht aus den kleinsten Partikeln, die durch die Lücken zwischen den Partikeln eines Stahlbehälters gelangen könnten.
Die zweite Position beweist das Phänomen der Diffusion - das gegenseitige Eindringen von Molekülen einer Substanz in die Räume einer anderen Substanz.
1. Sie können ganz einfach sicherstellen, dass sich die Moleküle bewegen: Lassen Sie einen Tropfen Parfüm an einem Ende des Raums fallen, und in wenigen Sekunden breitet sich dieser Geruch im ganzen Raum aus. In der Luft um uns herum werden Moleküle mit der Geschwindigkeit von Artilleriegeschossen transportiert – Hunderte von Metern pro Sekunde.
In Flüssigkeiten ist die Diffusion langsamer. Eine wässrige Kupfersulfatlösung wird in ein Glasgefäß gegossen. Diese Lösung hat eine dunkelblaue Farbe. Gießen Sie über die Lösung sehr vorsichtig sauberes Wasser in das Gefäß, um die Flüssigkeiten nicht zu vermischen. Kupfersulfat ist schwerer als Wasser und verbleibt daher am Gefäßboden. Zu Beginn des Experiments ist eine scharfe Grenze zwischen den beiden Flüssigkeiten sichtbar. Lassen wir den Container in Ruhe. Nach einigen Tagen können Sie feststellen, dass die Grenzfläche zwischen den Flüssigkeiten verschwommen ist. Und nach zwei Wochen verschwindet diese Grenze vollständig und eine homogene Flüssigkeit von hellblauer Farbe befindet sich im Gefäß. Die Ursache der Diffusion ist also die kontinuierliche und zufällige Bewegung von Materieteilchen. Bei der Diffusion dringen Teilchen eines Stoffes in die Zwischenräume zwischen den Teilchen eines anderen Stoffes ein und die Stoffe werden vermischt.
Die Diffusion erfolgt am langsamsten in Feststoffen. In einem der Experimente wurden glatt polierte Blei- und Goldplatten übereinander gelegt und mit einer Last zusammengedrückt. Fünf Jahre später drang Gold und Blei um 1 mm ineinander ein.
Die Diffusionsgeschwindigkeit nimmt mit steigender Temperatur zu.
Diffusion ist in den Lebensvorgängen von Menschen, Tieren und Pflanzen von großer Bedeutung. Dank der Diffusion dringt zum Beispiel Sauerstoff aus der Lunge in das menschliche Blut und aus dem Blut in das Gewebe ein.
2. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts bemerkte der englische Botaniker Brown, der im Wasser schwebende Pollenpartikel durch ein Mikroskop beobachtete, dass sich diese Partikel in einem „ewigen Tanz“ befanden. Der Grund für die sogenannte „Brownsche Bewegung“ wurde erst 50 Jahre nach ihrer Entdeckung verstanden: Einzelne Stöße von Flüssigkeitsmolekülen auf ein Teilchen kompensieren sich nicht, wenn dieses Teilchen klein genug ist. Seitdem gilt die Brownsche Bewegung als eindeutige experimentelle Bestätigung der thermischen Bewegung von Molekülen.
Aufmerksamkeit auf den Bildschirm. Sehen Sie sich den Videoclip „Brownsche Bewegung“ an.
(Folie Nummer 5)
Beweisen wir den dritten Satz.
(Folie Nummer 6)
Lassen Sie uns Experimente einrichten.
1. Um sich ein Bild von der Größe der Wechselwirkungskräfte zwischen Molekülen zu machen, versuchen Sie, einen Stahl- oder Nylonfaden mit einem Querschnitt von 1 mm zu brechen 2 . Nur wenige werden dazu in der Lage sein, und doch wird den Anstrengungen Ihres gesamten Körpers durch die Anziehungskräfte von Molekülen in einem kleinen Abschnitt des Fadens „widerstanden“!
2. Werden Bleizylinder mit gut gereinigten Enden eng aneinander gedrückt, „haften“ sie so fest, dass ein Kilogrammgewicht daran gehängt werden kann (siehe Abbildung). Diese Erfahrung bezeugt auch das Vorhandensein intermolekularer Anziehungskräfte.
Wenn die Moleküle nicht voneinander angezogen würden, gäbe es weder Flüssigkeiten noch Feststoffe – sie würden einfach in einzelne Moleküle zerfallen. Würden die Moleküle dagegen nur angezogen, würden sie zu extrem dichten Klumpen „zusammenkleben“, und die Gasmoleküle würden daran „kleben“, wenn sie auf die Gefäßwände treffen. Die Wechselwirkung von Molekülen ist elektrischer Natur. Obwohl Moleküle im Allgemeinen elektrisch neutral sind, ist die Verteilung positiver und negativer elektrischer Ladungen in ihnen so, dass sich die Moleküle bei großen Abständen (im Vergleich zur Größe der Moleküle selbst) anziehen und bei kurzen Abständen abstoßen.
(Folie Nummer 7)
Die Abbildung zeigt die qualitative Abhängigkeit der Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung vom Abstand r zwischen Molekülen, wobei F o und F p sind abstoßende bzw. anziehende Kräfte, F - sie resultierend. Die abstoßenden Kräfte werden berücksichtigtpositivund die Kräfte der gegenseitigen Anziehung - Negativ.
In einem Abstand r = r o resultierende Kraft F= 0, d.h. Anziehungs- und Abstoßungskräfte halten sich die Waage. Also der Abstand r 0 entspricht dem Gleichgewichtsabstand zwischen den Molekülen, in dem sie sich befinden würden, und dem Fehlen thermischer Bewegung. Bei R g 0 Abstoßungskräfte herrschen (F > 0), mit r>r0 - Anziehungskräfte(F UM). Bei Abständen r > 10-9 m intermolekulare Wechselwirkungskräfte sind praktisch nicht vorhanden(F→0).
(Folie Nummer 8)
Ein markantes Beispiel für das unterschiedliche Zusammenspiel von Molekülen ist, dass sich ein Stoff in unterschiedlichen Aggregatzuständen befinden kann. Zum Beispiel: Eis, Wasser und Wasserdampf.
Eis, Wasser und Wasserdampf bestehen aus denselben Molekülen. Der Unterschied liegt in der Geschwindigkeit der Moleküle, ihrer gegenseitigen Anordnung und den Wechselwirkungskräften zwischen ihnen.
- Beantworten Sie die Sicherheitsfragen zum Thema.
(Folie Nummer 9)
- Was ist der Zweck des MKT?
- Was sind die wichtigsten Bestimmungen des MKT.
- Listen Sie die Ihnen bekannten Beweise für die Existenz von Molekülen auf.
- Was ist das Phänomen der Diffusion?
- Was ist die Essenz der Brownschen Bewegung?
- Welche Experimente beweisen, dass zwischen den Molekülen von Feststoff und flüssige Körper Kräfte der Anziehung und Abstoßung?
- Qualitätsprobleme lösen. (Folie №10,11)
1. Warum riecht ein frisch verschüttetes Parfüm erst nach wenigen Minuten auf der anderen Seite des Raumes, obwohl die Geschwindigkeit der Moleküle bei Raumtemperatur mehrere hundert Meter beträgt?
2. Zwei Glasplatten lassen sich nur schwer auseinanderreißen, wenn sich etwas Wasser zwischen ihnen befindet. Sind die Gläser trocken, lassen sie sich problemlos voneinander trennen. Warum?
3. Warum kann das Polieren von Reibflächen nicht zu einer Verringerung der Reibung, sondern im Gegenteil zu einer Erhöhung führen?
4. Worauf basiert der Prozess des Auflösens von Zucker in Wasser?
5. Was kann über die Größe, Zusammensetzung und Wechselwirkungskräfte von Molekülen derselben Substanz in verschiedenen Zuständen gesagt werden? Erklären Sie die Antwort.
6. Wasser lässt sich leicht von einer sauberen Glasoberfläche entfernen. Es ist fast unmöglich, Fett von derselben Oberfläche zu entfernen. Wie ist das molekular zu erklären?
7. Wie ist zu erklären, dass selbst von der nach unten gerichteten Oberfläche kein Staub fällt?
8. Warum ist ein Knirschen zu hören, wenn der Zweig gebrochen ist?
- Hausaufgaben:§ 57,58,60,61 R. Nr. 450 - 453.
Kommen zu experimentelle Arbeit um 1908 bis 1933 Hochdruck zu erzeugen Percy Bridgemann mit hilfe seiner instrumente erreichte der druck 12 000 Atmosphären (zum Vergleich: Der Druck im Lauf einer konventionellen Waffe beträgt Hunderte von Atmosphären).
Nachdem er Rekorddruckwerte erhalten hatte, konnte er Folgendes untersuchen und beschreiben:
Das Verhalten von Flüssigkeiten und Feststoffen bei gigantischen Drücken (unter Berücksichtigung der Entdeckungen anderer Wissenschaftler gibt es 11 Eisarten, von denen einige von Percy Bridgman entdeckt wurden);
Ändern elektrischer Wiederstand bei gigantischem Druck usw.
Später schuf er einen Apparat, in dem er den Druck aufbrachte 130 000 Atmosphären bei 1000 Grad.
1940 gelang es Percy Bridgman, synthetische Pyritkristalle zu erhalten.
1946 erhielt er den Nobelpreis für Physik für die durchgeführten Forschungsarbeiten, wir zitieren: „für die Erfindung eines Geräts, das es ermöglicht, ultrahohe Drücke zu erzeugen, und für die damit verbundenen Entdeckungen in der Hochdruckphysik.“
Percy Bridgman bemerkte einmal, dass es nicht schwierig ist, neue Ergebnisse in der Physik zu erhalten, wenn man alles wiederholt berühmte Experimente unter Hochdruck. Es sollte beachtet werden, dass für die Untersuchung von Substanzen unter anomalen Bedingungen mehrere mehr erforderlich sind Nobelpreise andere Wissenschaftler...
Thema 1. Grundlagen der molekularkinetischen Theorie
Grundlegende Bestimmungen der ICB
1. Alle Stoffe bestehen aus Teilchen, zwischen denen Lücken sind.
2. Partikel in jeder Substanz bewegen sich kontinuierlich und zufällig.
3. Teilchen interagieren miteinander.
Einige experimentelle Begründungen dieser Bestimmungen
Indizien:
1. Kompressibilität von Körpern während der Verformung (Gase werden besonders stark komprimiert, während die Abstände zwischen ihren Teilchen abnehmen);
2. Fragmentierung von Materie (die Grenze der Fragmentierung in der Molekularphysik ist ein Molekül oder ein Atom);
3. Ausdehnung und Kontraktion von Körpern bei Temperaturänderung (Änderung des Abstands zwischen Molekülen);
4. Verdampfung von Flüssigkeiten (Übergang einzelner Flüssigkeitsmoleküle in einen gasförmigen Zustand);
5. Diffusion- gegenseitiges Eindringen benachbarter Substanzen aufgrund der chaotischen Bewegung von Molekülen: Die schnellste spontane Vermischung von Substanzen erfolgt in Gasen (Minuten), langsamer in Flüssigkeiten (Wochen), sehr langsam in Feststoffen (Jahre), die Diffusion beschleunigt sich mit zunehmender Temperatur;
6. Brownsche Bewegung - Zufällige Bewegung sehr kleiner Teilchen eines festen Körpers, die in einer Flüssigkeit oder einem Gas suspendiert sind, kontinuierlich, unzerstörbar, abhängig von der Temperatur: Sie wird mit ihrer Zunahme intensiver. Dies wird durch die Tatsache erklärt, dass jedes Brownsche Teilchen von sich zufällig bewegenden Molekülen umgeben ist, deren Stöße zu seiner zufälligen Bewegung führen;
7. Kleben von Bleizylindern, Kleben von Glas an Wasser (aufgrund der Anziehung von Molekülen);
8. Zug- und Druckfestigkeit, geringe Kompressibilität von Festkörpern und Flüssigkeiten beweisen, dass Moleküle interagieren.
Direkter Beweis:
1. Beobachtung der Struktur der Materie in Elektronenmikroskop, Fotografien einzelner großer Moleküle;
2. Experiment von Bridgman (Ölsickerung durch die Stahlwände eines Behälters unter Atmosphärendruck);
3. gemessene Parameter von Atomen und Molekülen - Durchmesser, Masse, Geschwindigkeit.
Abmessungen eines Atoms der Ordnung oder cm
Die Kräfte der Wechselwirkung von Molekülen - Dies sind die Kräfte der Anziehung und Abstoßung. Der Grund für das Entstehen von Kräften sind die elektromagnetischen Wechselwirkungen von Elektronen und Kernen benachbarter Moleküle: Abstoßung
+ - Abstoßung - +
Attraktion
Die Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung sind von kurzer Reichweite: Sie wirken in Abständen, die mit der Größe von Molekülen oder Atomen vergleichbar sind. Diese Kräfte hängen vom Abstand zwischen diesen Teilchen ab:
1. In einem Abstand gleich dem Durchmesser des Moleküls sind die Anziehungs- und Abstoßungskräfte der Moleküle gleich, die resultierende Kraft der molekularen Wechselwirkung ist Null
= ,
2. In einem Abstand etwas größer als der Durchmesser des Moleküls überwiegen die Anziehungskräfte die Abstoßungskräfte, wodurch zwischen den Molekülen eine Anziehungskraft wirkt
Schwerkraft;
3. In einem Abstand kleiner als der Durchmesser des Moleküls überwiegen Abstoßungskräfte gegenüber Anziehungskräften, infolgedessen wirkt eine Abstoßungskraft zwischen den Molekülen
Abstoßungskraft;
4. In einem Abstand, der viel größer ist als die Größe der Moleküle, hören die Anziehungs- und Abstoßungskräfte auf zu wirken
5. Wenn sich die Moleküle nähern, wenn die Abstoßungskraft schneller wächst, wird die resultierende Wechselwirkungskraft der Moleküle, die sich in Form einer Abstoßungskraft manifestiert, unendlich groß.
Grundkonzepte von MKT
1. Absolute Masse des Moleküls ( )
Die absolute Masse eines Moleküls oder einfach die Masse eines Moleküls eines Stoffes ist sehr klein, z.B. (O) 
.
2. Relatives Molekulargewicht ( ) – Molekulargewichtsverhältnis gegebene Substanz Zu Massen eines Kohlenstoffatoms : = ;
= ( - atomare Masseneinheit).
Wenn man die chemische Formel einer Substanz kennt, kann man die relative Molekülmasse als Summe der relativen Massen der Atome finden, aus denen das Molekül besteht. Die relativen Atommassen von Stoffen werden dem Periodensystem entnommen. Beispiel: () = 16 2 =32; () =1 2 + 16 =18.
3. Stoffmenge ( – das Verhältnis der Anzahl der Moleküle einer bestimmten Substanz zur konstanten Avogadro-Zahl : ; – Die Avogadro-Konstante zeigt, wie viele Moleküle in einem Mol einer Substanz enthalten sind. = .
Mol– die in 12 g Kohlenstoff enthaltene Stoffmenge.
4. Molmasse eines Stoffes ( ) – Masse eines Mols eines Stoffes : Wenn man das weiß, kann man die Molmasse finden = kg/Mol. Zum Beispiel = kg/mol; O) = 18 kg/Mol.
5. Masse der Materie ( : N;
6. Anzahl der Moleküle oder Atome ( : ;
Aggregatzustände der Materie (Phasen der Materie)
festes flüssiges gasförmiges Plasma
Phasenübergang- der Übergang eines Stoffes von einem Aggregatzustand in einen anderen.
Beispielsweise kann beim Erhitzen ein Feststoff umgewandelt werden flüssigen Zustand, flüssig in einen gasförmigen Zustand und Gas in einen Plasmazustand. Plasma- es ist ein teilweise oder vollständig ionisiertes Gas, d. h. ein elektrisch neutrales System aus neutralen Atomen und geladenen Teilchen (Ionen, Elektronen etc.)
In der Molekülphysik werden drei Phasen des Aggregatzustands untersucht: gasförmig, flüssig und fest. Grundlegende Eigenschaften von Gasen: 1. haben kein konstantes Volumen, sie nehmen das gesamte bereitgestellte Volumen ein und dehnen sich unbegrenzt aus; 2. haben keine feste Form, sie haben die Form eines Gefäßes; 3. leicht zu komprimieren; 4. Druck auf alle Gefäßwände ausüben.
Die wichtigsten Eigenschaften von Flüssigkeiten: 1. ein konstantes Volumen halten; 2. haben keine feste Form, sie haben die Form eines Gefäßes; 3. praktisch nicht komprimierbar; 4. Flüssigkeit.
Grundlegende Eigenschaften von Festkörpern: 1. ein konstantes Volumen haben; 2. eine dauerhafte Form behalten; 3. die richtige geometrische Form der Kristalle haben.
Die Eigenschaften von Stoffen in verschiedenen Aggregatzuständen lassen sich durch die Kenntnis der Merkmale ihrer inneren Struktur erklären.
| Aggregatzustand | Abstand zwischen Partikeln | Partikelinteraktion | Die Natur der Bewegung von Teilchen | Ordnung in der Anordnung der Teilchen |
| Gase | Viele weitere Partikelgrößen | Schwache Anziehung, Abstoßung nur bei Stößen | Freie, progressive, chaotische Bewegung bei hohen Geschwindigkeiten - "Tramps" | keine Bestellung |
| Flüssigkeiten | Vergleichbar mit Partikelgrößen | Starke Anziehung und Abstoßung | Oszillierend-translatorische Bewegung, d.h. schwingen um die Gleichgewichtslage und können springen - "Nomaden" | Die Reihenfolge ist nicht streng - "nahe" Reihenfolge |
| Feststoffe | Kleinere Partikelgrößen, "dichte Packung" | Starke Anziehung und Abstoßung (stärker als in Flüssigkeit) | Begrenzt, oszillieren um die Gleichgewichtslage – „sitzend“ | Strikte Ordnung - "Langstrecken"-Ordnung (Kristallgitter) |