Строение вещества. 7 класс

Строение вещества

Если бы мы захотели в одной короткой фразе передать самое важное научное достижение нашей цивилизации, то что бы мы сказали? Выдающийся физик XX в. Ричард Фейнман на этот вопрос так: «Это должна была бы быть фраза о том, что все тела состоят из атомов».

ЗАЧЕМ НУЖНО ЗНАТЬ, ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ ВЕЩЕСТВО

Людей на протяжении всей истории человечества интересовало не только наблюдение и описание физических явлений окружающего мира, но и понимание причины происходящего. Почему пролитая вода растекается, а просыпанный песок ведёт себя совершенно по-другому? Почему тёплый кусок пластилина легче сжать в руке, чем холодный? Ответ на подобные вопросы можно дать, понимая, из чего состоит вещество.

Ещё в Древней Греции около двух с половиной тысяч лет назад Демокритом была выдвинута гипотеза о том, что вещество состоит из мельчайших частичек (атомов) и пустот между ними. В научную теорию эта гипотеза превратилась лишь в XVIII—XX вв. Благодаря этой теории можно не только объяснить огромное разнообразие явлений окружающего нас мира, но и предсказать, как то или иное явление будет развиваться во времени. Эти знания помогают человечеству создавать новые материалы и технологии, используемые в современной технике, медицине и в быту.

ЯВЛЕНИЯ И ОПЫТЫ, ПОЗВОЛЯЮЩИЕ ДЕЛАТЬ ВЫВОДЫ О СТРОЕНИИ ВЕЩЕСТВА

Если бы мы смогли рассмотреть окружающие нас тела через специальный микроскоп с увеличением в миллиарды раз, то увидели бы отдельные атомы и молекулы.

Многие примеры подтверждают то, что все вещества состоят из мельчайших частичек. Кажущийся сплошным кусочек резины, из которого сделан обычный воздушный шарик, легко растягивается руками и изменяет свой размер, становясь тоньше. Приложив некоторое механическое усилие, можно также изменить форму куска глины. Форма тела меняется из-за изменения взаимного расположения частичек, из которых состоит тело. Объём тела может изменяться вследствие того, что меняются расстояния между этими частичками.

Рассмотрим следующий опыт. Стальной шарик в холодном состоянии свободно проходит через кольцо. Если шарик нагреть, то он расширяется и застревает в кольце. Через некоторое время шарик, остыв, уменьшается, а кольцо, нагревшись от шарика, расширяется, и шарик вновь проходит сквозь кольцо.

При нагревании расширяются не только твёрдые тела, но и жидкости.

Это можно увидеть на следующем опыте. На штативе закреплена колба с водой. Колба закрыта пробкой, через которую в сосуд опущена стеклянная трубочка. Уровень воды в трубочке немного выше уровня воды в колбе. Можно заметить, что при нагревании колбы уровень воды в трубочке повышается.

Опыты показывают, что при нагревании объём тела увеличивается, а при охлаждении — уменьшается. Чем можно объяснить способность тел изменять свой объём? Дело в том, что все вещества состоят из отдельных частиц, между которыми есть промежутки. С изменением температуры промежутки между частицами вещества изменяются, поэтому изменяется и объем тела.

Рассмотрим ещё один опыт. Если смешать равные объемы воды по 100 мл, то объём смеси получится 200 мл. Теперь в мензурку нальём 100 мл воды и 100 мл спирта. Объём смеси получится не 200 мл, а меньше, так как при слиянии жидкостей их частицы перемешиваются и более мелкие частицы воды размещаются в промежутках между более крупными частицами спирта. Заполнение этих промежутков и способствует уменьшению общего объема веществ.

Частицы, из которых состоит вещество, очень малы. Число атомов, которое содержится даже в самом маленьком кусочке вещества, превышает миллиард в десятки тысяч миллиардов раз. Так, в капельке воды число таких частичек достигает 1022.

Чтобы убедиться в том, что частицы вещества малы, проведём опыт. В сосуде с водой растворим немного марганцовки. Через некоторое время вода в нём окрасится в малиновый цвет. Отольём немного подкрашенной воды в другой сосуд и дольём в него чистую воду. Получившийся раствор будет окрашен слабее, чем первоначальный. Проведём такие переливания несколько раз.

Таким образом, в последнем сосуде получим слабо окрашенную жидкость.

Несмотря на небольшое количество марганцовки в первом сосуде, малая её часть попала и в последний сосуд. Это свидетельствует о том, что даже кристаллик марганцовки состоит из огромного числа мельчайших частичек.