Prezentacija "Brownovo gibanje. Struktura materije" iz fizike - projekt, izvješće

Brownovo gibanje je toplinsko gibanje mikroskopskih suspendiranih čvrstih čestica u tekućem ili plinovitom mediju. Moram reći da Brown nije imao niti jedan od najnovijih mikroskopa. U svom članku posebno ističe da je imao obične bikonveksne leće koje je koristio nekoliko godina. Sada, da bismo ponovili Brownovo zapažanje, dovoljno je imati ne baš jak mikroskop. U plinu se taj fenomen očituje mnogo svjetlije nego u tekućini.

Godine 1824. pojavio se novi tip mikroskopa koji je omogućio višestruko povećanje. Omogućio je povećanje čestica, do veličine 0,1-1 mm, ali u svom članku Brown posebno naglašava da je imao obične bikonveksne leće, što znači da je mogao povećati objekte najviše 500 puta, odnosno čestice povećan na veličinu od samo 0,05-0,5 mm. Brownove čestice imaju veličinu reda 0,1-1 µm. mikroskopi iz 18. stoljeća

Robert Brown je britanski botaničar i član Kraljevskog društva u Londonu. Rođen 21. prosinca 1773. u Škotskoj. Studirao je na Sveučilištu u Edinburghu, studirajući medicinu i botaniku. Robert Brown 1827. prvi je promatrao fenomen kretanja molekula, ispitujući spore biljaka u tekućini pod mikroskopom.

Brownovo gibanje nikada ne prestaje.U kapi vode, ako se ne osuši, kretanje zrna može se promatrati dugi niz godina. Ne prestaje ni ljeti ni zimi, ni danju ni noću. Najmanje čestice ponašale su se kao da su žive, a "ples" čestica ubrzavao se s povećanjem temperature i smanjenjem veličine čestica i jasno usporavao kada je vodu zamijenila više viskozni medij.

Kada vidimo kretanje zrna pod mikroskopom, ne bismo trebali misliti da vidimo kretanje samih molekula. Molekule se ne mogu vidjeti običnim mikroskopom, možemo suditi o njihovom postojanju i kretanju prema udaru koji proizvode, gurajući zrnca boje i tjerajući ih da se kreću. Takva se usporedba može napraviti. Grupa ljudi, koja se igra loptom na vodi, gura je. Od guranja lopta se kreće u drugom smjeru. Ako ovu utakmicu gledate s velike visine, ljudi se ne vide, a lopta se nasumično kreće kao bez razloga.

Značaj otkrića Brownovog gibanja. Brownovo gibanje pokazalo je da su sva tijela sastavljena od pojedinačnih čestica – molekula koje su u neprekidnom nasumičnom gibanju. Činjenica postojanja Brownovog kretanja dokazuje molekularnu strukturu materije.

Uloga Brownovog gibanja Brownovo gibanje ograničava točnost mjernih instrumenata. Na primjer, granica točnosti očitanja zrcalnog galvanometra određena je podrhtavanjem zrcala, poput Brownove čestice koju bombardiraju molekule zraka. Zakoni Brownovog gibanja određuju nasumično kretanje elektrona, uzrokujući šum u električnim krugovima. Nasumični pokreti iona u otopinama elektrolita povećavaju njihov električni otpor.

Zaključci: 1. Brownovo gibanje mogli su promatrati znanstvenici prije Browna, ali ga zbog nesavršenosti mikroskopa i nerazumijevanja molekularne strukture tvari nitko nije proučavao. Nakon Browna, proučavali su ga mnogi znanstvenici, no nitko mu nije mogao dati objašnjenje. 2. Uzroci Brownovog gibanja su toplinsko gibanje molekula medija i nedostatak točne kompenzacije za udare koje čestica doživljava od molekula koje je okružuju. 3. Na intenzitet Brownovog gibanja utječu veličina i masa Brownove čestice, temperatura i viskoznost tekućine. 4. Promatranje Brownovog gibanja je vrlo težak zadatak, jer je potrebno: - znati koristiti mikroskop, - isključiti utjecaj negativnih vanjskih čimbenika (vibracije, nagib stola), - izvršiti promatranje brzo, sve dok tekućina ne ispari.

Opis prezentacije na pojedinačnim slajdovima:

1 slajd

Opis slajda:

2 slajd

Opis slajda:

BROWNIANSKI POKRET Još u ljeto 1827. Brown je, proučavajući ponašanje peludi pod mikroskopom, iznenada otkrio da pojedinačne spore čine apsolutno kaotične impulzivne pokrete. Sa sigurnošću je utvrdio da ti pokreti nisu ni na koji način povezani s vrtlozima i strujama vode, niti s njenim isparavanjem, nakon čega je, opisavši prirodu kretanja čestica, iskreno potpisao vlastitu nemoć da objasni podrijetlo ovog kaotično kretanje. Međutim, budući da je bio pedantan eksperimentator, Brown je otkrio da je takvo kaotično kretanje karakteristično za sve mikroskopske čestice, bilo da se radi o peludi biljaka, mineralnim suspenzijama ili bilo kojoj zgnječenoj tvari općenito.

3 slajd

Opis slajda:

Brownovo gibanje je toplinsko gibanje najmanjih čestica suspendiranih u tekućini ili plinu. Brownove čestice pomiču se pod utjecajem molekularnih udara. Zbog nasumičnosti toplinskog gibanja molekula, ti udari nikada ne uravnotežuju jedni druge. Kao rezultat toga, brzina Brownove čestice nasumično se mijenja u veličini i smjeru, a njezina putanja je složena cik-cak linija.

4 slajd

Opis slajda:

SILE INTERAKCIJE Kada ne bi postojale sile privlačenja između molekula, tada bi sva tijela pod bilo kojim uvjetima bila samo u plinovitom stanju. Ali sile privlačenja same po sebi ne mogu osigurati postojanje stabilnih formacija atoma i molekula. Na vrlo malim udaljenostima između molekula nužno djeluju odbojne sile. Zbog toga molekule ne prodiru jedna u drugu i komadići materije se nikada ne skupljaju na veličinu jedne molekule.

5 slajd

Opis slajda:

Iako su općenito molekule električno neutralne, ipak među njima na malim udaljenostima djeluju značajne električne sile: postoji interakcija - elektroni i atomske jezgre susjednih molekula INTERAKCIJSKE SILE

6 slajd

Opis slajda:

AGREGATNA STANJA TVARI Ovisno o uvjetima, ista tvar može biti u različitim agregacijskim stanjima. Molekule tvari u čvrstom, tekućem ili plinovitom stanju ne razlikuju se jedna od druge. Agregatno stanje tvari određeno je mjestom, prirodom kretanja i interakcijom molekula.

7 slajd

Opis slajda:

SVOJSTVA ČVRSTIH, TEKUĆIH I PLINOVITIH TIJELA. Stanje materije. Položaj čestica. Priroda kretanja čestica. Energija interakcije. Neka svojstva. Čvrsto. Udaljenosti su usporedive s veličinama čestica. Istinski čvrsta tijela imaju kristalnu strukturu (daljeg reda). Oscilacije oko ravnotežnog položaja. Potencijalna energija je mnogo veća od kinetičke. Sile interakcije su velike. Zadržava oblik i volumen. Elastičnost. Snaga. Tvrdoća. Imaju određenu točku taljenja i kristalizacije. Tekućina Nalazi se gotovo blizu jedno drugom. Promatra se redoslijed kratkog dometa. U osnovi, osciliraju oko ravnotežnog položaja, povremeno skačući na drugi. Kinetička energija je samo nešto manja u modulu potencijalne energije. Zadržavaju volumen, ali ne zadržavaju oblik. Malo kompresibilno. Tekućina. Plinoviti. Udaljenosti su mnogo veće od veličine čestica. Lokacija je potpuno kaotična. Kaotično kretanje s brojnim sudarima. Brzine su relativno visoke. Kinetička energija je u apsolutnoj vrijednosti puno veća od potencijalne energije. Ne zadržavaju svoj oblik ni volumen. Lako stisljiv. Ispunite cijeli volumen koji im je dostavljen.

8 slajd

Opis slajda:

Plin se širi dok ne ispuni cijeli volumen koji mu je dodijeljen. Ako promatramo plin na molekularnoj razini, vidjet ćemo kako molekule nasumično jure i sudaraju se jedna s drugom i sa stijenkama posude, koje, međutim, praktički ne stupaju u interakciju jedna s drugom. Ako povećate ili smanjite volumen posude, molekule će se ravnomjerno preraspodijeliti u novom volumenu. STRUKTURA PLINA

9 slajd

Opis slajda:

STRUKTURA PLINOVA 1. Molekule ne djeluju jedna na drugu 2. Udaljenosti između molekula su desetke puta veće od veličine molekula 3. Plinovi se lako komprimiraju 4. Velike brzine molekula 5. Zauzimaju cijeli volumen posude 6. Udari molekula stvaraju tlak plina

10 slajd

Opis slajda:

Tekućina na danoj temperaturi zauzima fiksni volumen, međutim, također ima oblik napunjene posude - ali samo ispod razine svoje površine. Na molekularnoj razini, tekućinu je najlakše zamisliti kao sferne molekule koje se, iako su u bliskom kontaktu jedna s drugom, slobodno kotrljaju jedna oko druge, poput okruglih perli u staklenki. Ulijte tekućinu u posudu - i molekule će se brzo širiti i ispuniti donji dio volumena posude, kao rezultat toga, tekućina će poprimiti svoj oblik, ali se neće širiti u punom volumenu posude. STRUKTURA TEKUĆINA

11 slajd

sastoje se od atoma ili molekula – najmanjih čestica koje su u stalnom kaotičnom toplinskom gibanju, te stoga kontinuirano guraju Brownovu česticu s različitih strana. Utvrđeno je da velike čestice veličine preko 5 µm praktički ne sudjeluju u Brownovom gibanju (nepokretne su ili sedimentne), manje čestice (manje od 3 µm) kreću se naprijed po vrlo složenim putanjama ili rotiraju. Kada je veliko tijelo uronjeno u medij, udari koji se javljaju u velikom broju su u prosjeku i tvore konstantan pritisak. Ako je veliko tijelo okruženo medijem sa svih strana, tada je pritisak praktički uravnotežen, ostaje samo Arhimedova sila podizanja - takvo tijelo glatko pluta ili tone. Ako je tijelo malo, poput Brownove čestice, tada postaju vidljive fluktuacije tlaka, koje stvaraju primjetnu silu koja se nasumično mijenja, što dovodi do oscilacija čestice. Brownove čestice obično ne tonu i ne plutaju, već su suspendirane u mediju.

Yuldasheva Lolita

Biografija Roberta Browna, iskustvo s peludom, uzroci Brownovog kretanja.

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

Za korištenje pregleda prezentacija stvorite Google račun (račun) i prijavite se: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Prezentacija iz fizike "Brownovo gibanje" učenika 7. razreda GBOU srednje škole br. 1465 imena admirala N.G. Kuznetsova Yuldasheva Lolita Nastavnica fizike: L.Yu. Kruglova

Brownovo gibanje

Biografija Roberta Browna (1773.-1858.) britanskog (škotskog) botaničara s kraja 18. - prve polovice 19. stoljeća, morfologa i taksonoma biljaka, otkrivača "Brownovskog pokreta". Rođen 21. prosinca 1773. u Montroseu u Škotskoj, studirao u Aberdeenu, studirao medicinu i botaniku na Sveučilištu u Edinburghu 1789.-1795. Godine 1795. stupio je u Sjevernu pukovniju Škotske milicije, s kojom je bio u Irskoj. Ovdje je skupljao lokalne biljke i upoznao botaničara Sir Josepha Banksa. Marljivim proučavanjem prirodnih znanosti stekao je prijateljstvo Banksa, na čiju je preporuku imenovan botaničarom na ekspediciji poslanoj 1801. na brodu Investigator (eng. Investigator) pod zapovjedništvom kapetana Flindersa u istraživanje obale Australije. Zajedno s umjetnikom Ferdinandom Bauerom posjetio je dijelove Australije, zatim Tasmaniju i otočje Bass Strait. Najviše ga je zanimala flora i fauna ovih zemalja. Godine 1805. Brown se vratio u Englesku, donoseći sa sobom oko 4000 vrsta australskih biljaka, mnoge ptice i minerale za zbirku Banks; proveo je nekoliko godina razvijajući ovaj bogati materijal, kakav još nitko nije donio iz dalekih zemalja. Opisane biljke donesene iz Indonezije i središnje Afrike. Proučavao je fiziologiju biljaka, prvi put detaljno opisao jezgru biljne stanice. Peterburška akademija znanosti proglasila ga je počasnim članom. Ali ime znanstvenika sada je nadaleko poznato ne zbog ovih radova. Član Londonskog kraljevskog društva (od 1810). Od 1810. do 1820. Robert Brown je bio zadužen za Linneansku knjižnicu i opsežnu zbirku svog pokrovitelja Banksa, predsjednika Kraljevskog društva u Londonu. Godine 1820. postao je knjižničar i kustos botaničkog odjela Britanskog muzeja, gdje su, nakon smrti Banksa, prenesene zbirke potonjeg.

Iskustvo Roberta Browna. Brown je u tišini svog ureda u Londonu 1827. proučavao dobivene uzorke biljaka pod mikroskopom. Na red je došao i pelud, koji je, zapravo, sitnih zrna. Ispustivši kap vode na pokrovno staklo, Brown je unio određenu količinu peluda. Gledajući kroz mikroskop, Brown je otkrio da se nešto čudno događa u žarišnoj ravnini mikroskopa. Peludne čestice neprestano su se kretale na kaotičan način, ne dopuštajući istraživaču da ih vidi. Brown je odlučio ispričati svojim kolegama o svojim zapažanjima. Članak koji je objavio Brown imao je naslov tipičan za to ležerno vrijeme: “Kratko izvješće o mikroskopskim promatranjima provedenim na česticama u lipnju i kolovozu 1827., sadržanih u peludi biljaka; te o postojanju aktivnih molekula u organskim i anorganskim tijelima.

Brownovo gibanje Brownovo opažanje potvrdili su i drugi znanstvenici. Najmanje čestice ponašale su se kao da su žive, a "ples" čestica ubrzavao se s povećanjem temperature i smanjenjem veličine čestica te se jasno usporavao kada je vodu zamijenio viskozniji medij. Ovaj nevjerojatan fenomen nikada nije prestao: mogao se promatrati proizvoljno dugo. Brown je isprva čak mislio da su živa bića doista dospjela u polje mikroskopa, tim više što su pelud muške spolne stanice biljaka, ali su vodile i čestice odumrlih biljaka, čak i onih stotinu godina ranije osušenih u herbarijima.

Tada se Brown zapitao jesu li to "elementarne molekule živih bića", o kojima je govorio poznati francuski prirodoslovac Georges Buffon (1707-1788), autor Prirodoslovlja u 36 svezaka. Ova je pretpostavka nestala kada je Brown počeo istraživati ​​naizgled nežive predmete; isprva su to bile vrlo male čestice ugljena, kao i čađa i prašina iz londonskog zraka, zatim fino mljevene anorganske tvari: staklo, mnogo različitih minerala. “Aktivne molekule” bile su posvuda: “U svakom mineralu”, napisao je Brown, “koji sam uspio samljeti u prah do te mjere da je mogao neko vrijeme biti suspendiran u vodi, pronašao sam, u većim ili manjim količinama, ove molekule .

Moram reći da Brown nije imao niti jedan od najnovijih mikroskopa. U svom članku posebno naglašava da je imao obične bikonveksne leće koje je koristio nekoliko godina. I dalje piše: "Tijekom studija nastavio sam koristiti iste leće s kojima sam počeo raditi, kako bih svojim izjavama dao više uvjerljivosti i učinio ih što dostupnijim uobičajenim opažanjima."

Sada, da bismo ponovili Brownovo zapažanje, dovoljno je imati ne baš jak mikroskop i pomoću njega pregledati dim u pocrnjeloj kutiji, osvijetljenoj kroz bočnu rupu snopom intenzivne svjetlosti. U plinu se taj fenomen očituje mnogo življe nego u tekućini: male mrlje pepela ili čađe (ovisno o izvoru dima) su vidljive raspršene svjetlosti, koje neprestano skaču naprijed-natrag. Kvalitativno, slika je bila prilično uvjerljiva, pa čak i vizualna. Približno na isti način bi se trebala kretati i mala grančica ili buba, koju mnogi mravi guraju (ili vuku) u različitim smjerovima. Te su manje čestice zapravo bile u leksikonu znanstvenika, samo što ih nitko nikada nije vidio. Nazvali su ih molekulama; u prijevodu s latinskog, ova riječ znači "mala masa".

Brownove putanje čestica

Brownove čestice imaju veličinu reda 0,1-1 µm, tj. od jedne tisućinke do jedne desettisućinke milimetra, zbog čega je Brown mogao razaznati njihovo kretanje, da je ispitivao sićušna citoplazmatska zrnca, a ne sam pelud (što se često pogrešno navodi). Činjenica je da su polenske stanice prevelike. Tako je u peludi livadske trave, koju nosi vjetar i izaziva alergijske bolesti kod ljudi (peludna groznica), veličina stanice obično u rasponu od 20-50 mikrona, t.j. preveliki su da bi mogli promatrati Brownovo gibanje. Također je važno napomenuti da se pojedinačni pomaci Brownove čestice događaju vrlo često i na vrlo malim udaljenostima, tako da ih je nemoguće vidjeti, ali su pod mikroskopom vidljiva kretanja koja su se dogodila u određenom vremenskom razdoblju. Čini se da je sama činjenica postojanja Brownovog gibanja nedvosmisleno dokazala molekularnu strukturu materije, ali čak i početkom 20. stoljeća. bilo je znanstvenika, uključujući fizičare i kemičare, koji nisu vjerovali u postojanje molekula. Atomsko-molekularna teorija dobivala je priznanje tek polako i s poteškoćama.

Brownovo gibanje i difuzija. Kretanje Brownovih čestica vrlo sliči kretanju pojedinih molekula kao rezultat njihova toplinskog gibanja. Ovo kretanje se naziva difuzija. Još prije rada Smoluchowskog i Einsteina, ustanovljeni su zakoni gibanja molekula u najjednostavnijem slučaju plinovitog stanja tvari. Pokazalo se da se molekule u plinovima kreću vrlo brzo - brzinom metka, ali ne mogu daleko "odletjeti", jer se vrlo često sudaraju s drugim molekulama. Primjerice, molekule kisika i dušika u zraku, krećući se prosječnom brzinom od oko 500 m/s, dožive više od milijardu sudara svake sekunde. Stoga bi put molekule, kada bi se mogao pratiti, bio složena isprekidana linija. Sličnu putanju opisuju Brownove čestice ako je njihov položaj fiksiran u određenim vremenskim intervalima. I difuzija i Brownovo gibanje posljedica su kaotičnog toplinskog gibanja molekula i stoga se opisuju sličnim matematičkim odnosima. Razlika je u tome što se molekule u plinovima kreću pravocrtno sve dok se ne sudare s drugim molekulama, nakon čega mijenjaju smjer.

Brownova čestica, za razliku od molekule, ne obavlja nikakve "slobodne letove", ali doživljava vrlo česte male i nepravilne "treme", uslijed kojih se nasumično pomiče na jednu ili drugu stranu. Proračuni su pokazali da se za česticu veličine 0,1 mikrona jedno pomicanje događa u tri milijarditi dio sekunde na udaljenosti od samo 0,5 nm (1 nm = m). Prema zgodnom izrazu jednog autora, to podsjeća na kretanje prazne limenke piva na trgu na kojem se okupila gomila ljudi. Difuziju je puno lakše promatrati nego Brownovo gibanje, budući da za nju nije potreban mikroskop: gibanja se ne promatraju pojedinačnih čestica, već njihovih ogromnih masa, potrebno je samo osigurati da se konvekcija ne nadoveže na difuziju - miješanje tvari kao što je rezultat vrtložnih strujanja (takva je strujanja lako uočiti, kapanjem kapi obojene otopine, poput tinte, u čašu vruće vode).

Uzroci Brownovog gibanja. Brownovo gibanje nastaje zbog činjenice da se sve tekućine i plinovi sastoje od atoma ili molekula - najmanjih čestica koje su u stalnom kaotičnom toplinskom gibanju, te stoga kontinuirano guraju Brownovu česticu s različitih strana. Utvrđeno je da velike čestice veće od 5 µm praktički ne sudjeluju u Brownovom gibanju (nepokretne su ili sedimentne), manje čestice (manje od 3 µm) progresivno se kreću po vrlo složenim putanjama ili rotiraju. Kada je veliko tijelo uronjeno u medij, udari koji se javljaju u velikom broju su u prosjeku i tvore konstantan pritisak. Ako je veliko tijelo okruženo medijem sa svih strana, tada je pritisak praktički uravnotežen, ostaje samo Arhimedova sila podizanja - takvo tijelo glatko pluta ili tone. Ako je tijelo malo, poput Brownove čestice, tada postaju vidljive fluktuacije tlaka, koje stvaraju primjetnu silu koja se nasumično mijenja, što dovodi do oscilacija čestice. Brownove čestice obično ne tonu i ne plutaju, već su suspendirane u mediju.

Čini se da se kreće bez razloga. Otvaranje vrijednosti Brownovska pokreti . pokret pokazao da se sva tijela sastoje od odvojenih ... , koji su u neprekidnom neredu pokret. Činjenica postojanja Brownovska pokreti dokazuje molekularnu strukturu materije. Korišteno...

... "modeli svijeta". 1 Pokažite značaj difuzije i Brownovska pokreti za razne grane fizike. Formiranje znanstvenog pogleda. ... slobodan prostor? jedan. pokret 3. Kontinuirano kaotično pokret molekule 2. Difuzija 4. pokret i difuzija 5 Ni...

Diploma: Istraživanje fraktalnog modela...

Tema diplomskog rada: Istraživanje fraktalnog modela Brownovska pokreti Učenik: X Voditelj: X 1 Osnovne definicije Kontinuirani Gausov... s 2 1 2H t 2H ts 2H naziva se fraktal Brownovska pokret(FBD) s Hurstovim indeksom samosličnosti 0 H 1. Kada...

Molekularna fizika (elektronski udžbenik...

Omogućuje vam da vidite pojedinačne atome i molekule. pokret pokret- neuredno pokret mali (s dimenzijama od nekoliko mikrona ili manje ... položaji u ravnim linijama daju uvjetnu sliku pokreti. Teorijski zaključci Brownovska pokret. . odlično se slažu s eksperimentom...

O promatranjima kroz mikroskop...“, u kojoj je opisao što je otkrio pokret Brownovskačestice. pokret- toplina je pokretčestice suspendirane u tekućini ili plinu. 1827...

Stranice lopte će skočiti na novo mjesto. pokret- kaotično je pokret male čestice čvrste tvari pod udarom molekula ... tekućina ili plin u kojem se te čestice nalaze. pokret Difuzija Fenomen spontanog prodiranja čestica jedne tvari u ...

... : Toplinska pokret molekule u plinu: pokret- toplina je pokret sitne čestice suspendirane u tekućini ili plinu. pokret : Brownovskačestica među molekulama: Putanja pokreti 3 - x Brownovskačestice...

U svom istraživanju teorije topline, Brownovska pokret. U članku 1905. O pokretčestice suspendirane u tekućini koja miruje, potrebna ... i njegova formula za Brownovska pokreti dopušteno odrediti broj molekula. Ako radi na teoriji Brownovska pokreti nastavak i logički dovršen...