Predstavitev "Brownovo gibanje. Struktura snovi" v fiziki - projekt, poročilo

Brownovo gibanje je toplotno gibanje mikroskopskih suspendiranih trdnih delcev v tekočem ali plinastem mediju. Moram reči, da Brown ni imel nobenega od najnovejših mikroskopov. V svojem članku posebej poudarja, da je imel navadne bikonveksne leče, ki jih je uporabljal več let. Zdaj, da bi ponovili Brownovo opazovanje, je dovolj, da imamo ne zelo močan mikroskop. V plinu se pojav kaže veliko svetlejše kot v tekočini.

Leta 1824 se je pojavil nov tip mikroskopa, ki je omogočal večkratno povečavo. Omogočil je povečanje delcev do velikosti 0,1-1 mm, vendar Brown v svojem članku posebej poudarja, da je imel navadne bikonveksne leče, kar pomeni, da je lahko predmete povečal največ 500-krat, torej delce. povečana na velikost le 0,05-0,5 mm. Brownovi delci imajo velikost reda 0,1–1 µm. mikroskopi iz 18. stoletja

Robert Brown je britanski botanik in član Kraljeve družbe v Londonu. Rojen 21. decembra 1773 na Škotskem. Študiral je na univerzi v Edinburghu, študiral medicino in botaniko. Robert Brown je leta 1827 prvi opazoval pojav gibanja molekul, pri čemer je pod mikroskopom preučeval spore rastlin v tekočini.

Brownovo gibanje se nikoli ne ustavi.V kapljici vode, če se ne izsuši, lahko gibanje zrn opazujemo več let. Ne ustavi se ne poleti ne pozimi, podnevi ali ponoči.Najmanjši delci so se obnašali, kot da bi bili živi, ​​»ples« delcev pa se je z naraščajočo temperaturo in zmanjševanjem velikosti delcev pospeševal in se očitno upočasnil, ko je voda nadomestila več viskozni medij.

Ko vidimo gibanje zrn pod mikroskopom, ne smemo misliti, da vidimo gibanje samih molekul. Molekul ni mogoče videti z navadnim mikroskopom, njihov obstoj in gibanje lahko sodimo po udarcu, ki ga povzročijo, potiskajo zrna barve in jih premikajo. Takšno primerjavo je mogoče narediti. Skupina ljudi, ki igra žogo na vodi, jo potiska. Od potiska se žoga premakne v drugo smer. Če gledate to igro z velike višine, potem ljudje niso vidni, žoga pa se premika naključno, kot brez razloga.

Pomen odkritja Brownovega gibanja. Brownovo gibanje je pokazalo, da so vsa telesa sestavljena iz posameznih delcev – molekul, ki so v neprekinjenem naključnem gibanju. Dejstvo obstoja Brownovega gibanja dokazuje molekularno strukturo snovi.

Vloga Brownovega gibanja Brownovo gibanje omejuje natančnost merilnih instrumentov. Na primer, mejo natančnosti odčitkov zrcalnega galvanometra določa tresenje zrcala, kot Brownov delec, ki ga bombardirajo molekule zraka. Zakoni Brownovega gibanja določajo naključno gibanje elektronov, kar povzroča hrup v električnih tokokrogih. Naključni premiki ionov v raztopinah elektrolitov povečajo njihov električni upor.

Zaključki: 1. Brownovo gibanje so znanstveniki lahko opazovali že pred Brownom, vendar ga zaradi nepopolnosti mikroskopov in nerazumevanja molekularne strukture snovi ni preučeval nihče. Po Brownu so jo preučevali številni znanstveniki, a mu nihče ni znal razložiti. 2. Vzroka za Brownovo gibanje sta toplotno gibanje molekul medija in pomanjkanje natančne kompenzacije za udarce, ki jih doživlja delec od molekul, ki ga obdajajo. 3. Na intenzivnost Brownovega gibanja vplivajo velikost in masa Brownovega delca, temperatura in viskoznost tekočine. 4. Opazovanje Brownovega gibanja je zelo težka naloga, saj je potrebno: - znati uporabljati mikroskop, - izključiti vpliv negativnih zunanjih dejavnikov (vibracije, nagib mize), - izvesti opazovanje hitro, dokler tekočina ne izhlapi.

Opis predstavitve na posameznih diapozitivih:

1 diapozitiv

Opis diapozitiva:

2 diapozitiv

Opis diapozitiva:

BROWNIANSKO GIBANJE Poleti leta 1827 je Brown, ki je pod mikroskopom preučeval vedenje cvetnega prahu, nenadoma odkril, da posamezne spore izvajajo popolnoma kaotične impulzivne gibe. Zagotovo je ugotovil, da ta gibanja nikakor niso povezana z vrtinci in tokovi vode ali z njenim izhlapevanjem, nato pa se je po opisu narave gibanja delcev pošteno podpisal pod lastno nemoč, da bi pojasnil izvor tega kaotično gibanje. Vendar je Brown kot natančen eksperimentator ugotovil, da je tako kaotično gibanje značilno za vse mikroskopske delce, pa naj gre za cvetni prah rastlin, mineralne suspenzije ali katero koli zdrobljeno snov na splošno.

3 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Brownovo gibanje je toplotno gibanje najmanjših delcev, suspendiranih v tekočini ali plinu. Brownovi delci se premikajo pod vplivom molekularnih udarcev. Zaradi naključnega toplotnega gibanja molekul ti vplivi nikoli ne uravnotežijo drug drugega. Posledično se hitrost Brownovega delca naključno spreminja v velikosti in smeri, njegova pot pa je zapletena cikcak črta.

4 diapozitiv

Opis diapozitiva:

SILE INTERAKCIJE Če med molekulami ne bi bilo privlačnih sil, bi bila vsa telesa pod kakršnimi koli pogoji le v plinastem stanju. Toda sile privlačnosti same ne morejo zagotoviti obstoja stabilnih tvorb atomov in molekul. Na zelo majhnih razdaljah med molekulami nujno delujejo odbojne sile. Zaradi tega molekule ne prodirajo druga v drugo in koščki snovi se nikoli ne skrčijo na velikost ene molekule.

5 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Čeprav so na splošno molekule električno nevtralne, kljub temu na kratkih razdaljah med njimi delujejo pomembne električne sile: obstaja interakcija - elektroni in atomska jedra sosednjih molekul INTERAKCIJSKA SILA

6 diapozitiv

Opis diapozitiva:

AGREGATNA STANJA SNOVI Glede na pogoje je lahko ista snov v različnih agregacijskih stanjih. Molekule snovi v trdnem, tekočem ali plinastem stanju se med seboj ne razlikujejo. Agregatno stanje snovi je določeno z lokacijo, naravo gibanja in interakcijo molekul.

7 diapozitiv

Opis diapozitiva:

LASTNOSTI TRDNIH, TEKOČIH IN PLINASTIH TELES. Stanje snovi. Lokacija delcev. Narava gibanja delcev. Energija interakcije. Nekatere lastnosti. Trdno. Razdalje so primerljive z velikostjo delcev. Resnično trdna telesa imajo kristalno strukturo (daljnji vrstni red). Nihanja okoli ravnotežnega položaja. Potencialna energija je veliko večja od kinetične energije. Sile interakcije so velike. Ohranja obliko in volumen. Elastičnost. Moč. Trdota. Imajo določeno tališče in kristalizacijo. Tekočina Nahajajo se skoraj blizu drug drugemu. Opažen je vrstni red kratkega dosega. V bistvu nihajo okoli ravnotežnega položaja in občasno skočijo na drugega. Kinetična energija je le nekoliko manjša v modulu potencialne energije. Ohranjajo volumen, vendar ne ohranjajo oblike. Malo stisljiv. Tekočina. Plinasti. Razdalje so veliko večje od velikosti delcev. Lokacija je popolnoma kaotična. Kaotično gibanje s številnimi trki. Hitrosti so razmeroma visoke. Kinetična energija je v absolutni vrednosti veliko večja od potencialne energije. Ne ohranijo svoje oblike ali volumna. Preprosto stisljiv. Napolnite celotno količino, ki jim je na voljo.

8 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Plin se širi, dokler ne zapolni celotne količine, ki mu je dodeljena. Če razmišljamo o plinu na molekularni ravni, bomo videli molekule, ki naključno hitijo in trčijo med seboj in s stenami posode, ki pa med seboj praktično ne delujejo. Če povečate ali zmanjšate prostornino posode, se bodo molekule enakomerno prerazporedile v novo prostornino. STRUKTURA PLINA

9 diapozitiv

Opis diapozitiva:

ZGRADBA PLINOV 1. Molekule med seboj ne medsebojno delujejo 2. Razdalje med molekulami so desetkrat večje od velikosti molekul 3. Plini se zlahka stisnejo 4. Velike hitrosti molekul 5. Zasedajo celotno prostornino posode 6. Udarci molekul ustvarjajo tlak plina

10 diapozitiv

Opis diapozitiva:

Tekočina pri določeni temperaturi zavzema določeno prostornino, vendar je tudi v obliki napolnjene posode - vendar le pod nivojem njene površine. Na molekularni ravni je tekočino najlažje predstavljati kot sferične molekule, ki se, čeprav so v tesnem stiku med seboj, prosto kotalijo druga okoli druge, kot okrogle kroglice v kozarcu. V posodo nalijte tekočino - in molekule se bodo hitro razširile in zapolnile spodnji del volumna posode, posledično bo tekočina dobila svojo obliko, vendar se ne bo razširila v celotnem volumnu posode. STRUKTURA TEKOČIN

11 diapozitiv

sestavljeni iz atomov ali molekul - najmanjših delcev, ki so v stalnem kaotičnem toplotnem gibanju in zato nenehno potiskajo Brownov delec z različnih strani. Ugotovljeno je bilo, da veliki delci z velikostjo nad 5 µm praktično ne sodelujejo pri Brownovem gibanju (so negibni ali sedimentirani), manjši delci (manj kot 3 µm) se premikajo naprej po zelo zapletenih poteh ali se vrtijo. Ko je veliko telo potopljeno v medij, so sunki, ki se pojavijo v velikem številu, povprečni in tvorijo stalen tlak. Če je veliko telo z vseh strani obdano z medijem, potem je tlak praktično uravnotežen, ostane le Arhimedova dvižna sila - takšno telo gladko lebdi ali potopi. Če je telo majhno, kot je Brownov delec, postanejo opazna nihanja tlaka, ki ustvarjajo opazno naključno spreminjajočo se silo, kar vodi do nihanja delca. Brownovi delci običajno ne potopijo ali lebdijo, ampak so suspendirani v mediju.

Yuldasheva Lolita

Biografija Roberta Browna, izkušnje s cvetnim prahom, vzroki Brownovega gibanja.

Prenesi:

Predogled:

Če želite uporabiti predogled predstavitev, ustvarite Google Račun (račun) in se prijavite: https://accounts.google.com

Napisi diapozitivov:

Predstavitev iz fizike "Brownovo gibanje" dijaka 7. razreda srednje šole GBOU št. 1465 po imenu admirala N.G. Kuznetsova Yuldasheva Lolita Učitelj fizike: L.Yu. Kruglova

Brownovo gibanje

Življenjepis Roberta Browna (1773-1858) britanskega (škotskega) botanika poznega 18. - prve polovice 19. stoletja, morfologa in taksonomista rastlin, odkritelja "Brownovega gibanja". Rojen 21. decembra 1773 v Montroseu na Škotskem, študiral v Aberdeenu, študiral medicino in botaniko na univerzi v Edinburghu v letih 1789-1795. Leta 1795 je vstopil v Severni polk škotske milice, s katerim je bil na Irskem. Tu je nabiral lokalne rastline in spoznal botanika sira Josepha Banksa. Prizadevni študij naravoslovja mu je prislužil prijateljstvo Banksa, na katerega priporočilo je bil imenovan za botanika na odpravo, ki je bila leta 1801 poslana na ladji Investigator (eng. Investigator) pod poveljstvom kapitana Flindersa za raziskovanje avstralske obale. Skupaj z umetnikom Ferdinandom Bauerjem je obiskal dele Avstralije, nato Tasmanijo in otoke Bass Strait. Najbolj ga je zanimala flora in favna teh držav. Leta 1805 se je Brown vrnil v Anglijo in s seboj prinesel okoli 4000 vrst avstralskih rastlin, številne ptice in minerale za zbirko Banks; več let je razvijal ta bogat material, kakršnega še nihče ni prinesel iz daljnih dežel. Opisane rastline, prinesene iz Indonezije in Srednje Afrike. Študiral je fiziologijo rastlin, najprej podrobno opisal jedro rastlinske celice. Peterburška akademija znanosti ga je imenovala za častnega člana. Toda ime znanstvenika je zdaj splošno znano ne zaradi teh del. Član londonske kraljeve družbe (od 1810). Od leta 1810 do 1820 je bil Robert Brown zadolžen za Linnejsko knjižnico in obsežne zbirke svojega pokrovitelja Banksa, predsednika Kraljeve družbe v Londonu. Leta 1820 je postal knjižničar in kustos botaničnega oddelka Britanskega muzeja, kamor so bile po smrti Banksa prenesene zbirke slednjega.

Izkušnje Roberta Browna. Brown je leta 1827 v tišini svoje londonske pisarne preučeval pridobljene rastlinske vzorce skozi mikroskop. Na vrsti je prišel cvetni prah, ki je pravzaprav drobna zrna. Brown je spustil kapljico vode na pokrovno steklo in prinesel določeno količino cvetnega prahu. Ko je pogledal skozi mikroskop, je Brown odkril, da se v goriščni ravnini mikroskopa dogaja nekaj čudnega. Delci cvetnega prahu so se nenehno premikali na kaotičen način in raziskovalcu niso dovolili, da bi jih videl. Brown se je odločil, da bo svojim kolegom povedal o svojih opažanjih. Članek, ki ga je objavil Brown, je imel tipičen naslov za tisti lagodni čas: »Kratko poročilo o mikroskopskih opazovanjih, opravljenih na delcih junija in avgusta 1827, vsebovanih v cvetnem prahu rastlin; in o obstoju aktivnih molekul v organskih in anorganskih telesih.

Brownovo gibanje Brownovo opazovanje so potrdili drugi znanstveniki. Najmanjši delci so se obnašali, kot da bi bili živi, ​​in "ples" delcev se je pospeševal z naraščanjem temperature in zmanjševanjem velikosti delcev ter se očitno upočasnil, ko je vodo nadomestil bolj viskozen medij. Ta neverjetni pojav se nikoli ni ustavil: opazovati ga je bilo mogoče poljubno dolgo. Brown je sprva celo mislil, da so živa bitja res prišla na področje mikroskopa, še posebej, ker so cvetni prah moške spolne celice rastlin, a so vodili tudi delci odmrlih rastlin, tudi tistih, ki so jih sto let prej posušili v herbarijih.

Nato se je Brown vprašal, ali so to »elementarne molekule živih bitij«, o katerih je govoril slavni francoski naravoslovec Georges Buffon (1707–1788), avtor 36-zvezkov Naravoslovja. Ta domneva je odpadla, ko je Brown začel raziskovati očitno nežive predmete; sprva so bili zelo majhni delci premoga, pa tudi saje in prah iz londonskega zraka, nato so bile fino zmlete anorganske snovi: steklo, veliko različnih mineralov. »Aktivne molekule« so bile povsod: »V vsakem mineralu,« je zapisal Brown, »ki mi ga je uspelo zmleti v prah do te mere, da je lahko nekaj časa suspendiran v vodi, sem našel v večjih ali manjših količinah te molekule .

Moram reči, da Brown ni imel nobenega od najnovejših mikroskopov. V svojem članku posebej poudarja, da je imel navadne bikonveksne leče, ki jih je uporabljal več let. In dalje piše: "Tudi ves čas študije sem še naprej uporabljal iste leče, s katerimi sem začel delati, da bi svojim izjavam dal več prepričljivosti in jih naredil čim bolj dostopne običajnim opazovanjem."

Zdaj, da bi ponovili Brownovo opazovanje, je dovolj, da imamo ne preveč močan mikroskop in z njim preučimo dim v počrneli škatli, osvetljeni skozi stransko luknjo s snopom intenzivne svetlobe. V plinu se ta pojav kaže veliko bolj živo kot v tekočini: vidne so majhne zaplate pepela ali saj (odvisno od vira dima), ki razpršijo svetlobo, ki nenehno skačejo naprej in nazaj. Kvalitativno je bila slika precej verjetna in celo vizualna. Približno enako se mora premikati majhna vejica ali žuželka, ki ju mnoge mravlje potiskajo (ali vlečejo) v različne smeri. Ti manjši delci so bili pravzaprav v leksikonu znanstvenikov, le da jih še nihče ni videl. Imenovali so jih molekule; v prevodu iz latinščine ta beseda pomeni "majhna masa".

Brownove trajektorije delcev

Brownovi delci imajo velikost reda 0,1–1 µm, t.j. od tisočinke do desettisočinke milimetra, zaradi česar je Brown lahko zaznal njihovo gibanje, da je pregledal drobna citoplazmatska zrna in ne sam cvetni prah (o čemer pogosto napačno poročajo). Dejstvo je, da so celice cvetnega prahu prevelike. Tako je pri cvetnem prahu travniških trav, ki ga prenaša veter in povzroča alergijske bolezni pri človeku (seneni nahod), velikost celic običajno v območju 20-50 mikronov, t.j. preveliki so za opazovanje Brownovega gibanja. Pomembno je tudi opozoriti, da se posamezni premiki Brownovega delca pojavljajo zelo pogosto in na zelo majhnih razdaljah, tako da jih ni mogoče videti, pod mikroskopom pa so vidni premiki, ki so se zgodili v določenem časovnem obdobju. Zdi se, da že samo dejstvo obstoja Brownovega gibanja nedvoumno dokazuje molekularno strukturo snovi, vendar celo na začetku 20. stoletja. bili so znanstveniki, vključno s fiziki in kemiki, ki niso verjeli v obstoj molekul. Atomsko-molekularna teorija se je priznavala le počasi in s težavo.

Brownovo gibanje in difuzija. Gibanje Brownovih delcev je zelo podobno gibanju posameznih molekul zaradi njihovega toplotnega gibanja. To gibanje se imenuje difuzija. Še pred delom Smoluchowskega in Einsteina so bili vzpostavljeni zakoni gibanja molekul v najpreprostejšem primeru plinastega stanja snovi. Izkazalo se je, da se molekule v plinih premikajo zelo hitro - s hitrostjo krogle, vendar ne morejo "odleteti" daleč, saj zelo pogosto trčijo z drugimi molekulami. Na primer, molekule kisika in dušika v zraku, ki se gibljejo s povprečno hitrostjo približno 500 m/s, vsako sekundo doživijo več kot milijardo trkov. Zato bi bila pot molekule, če bi jo lahko izsledili, zapletena prekinjena črta. Podobno pot opisujejo Brownovi delci, če je njihov položaj fiksiran v določenih časovnih intervalih. Tako difuzija kot Brownovo gibanje sta posledica kaotičnega toplotnega gibanja molekul in sta zato opisana s podobnimi matematičnimi razmerji. Razlika je v tem, da se molekule v plinih premikajo v ravni črti, dokler ne trčijo z drugimi molekulami, nato pa spremenijo smer.

Brownov delec za razliko od molekule ne izvaja nobenih "prostih letov", ampak doživlja zelo pogoste majhne in nepravilne "trese", zaradi katerih se naključno premika na eno ali drugo stran. Izračuni so pokazali, da se pri delcu z velikostjo 0,1 mikrona eno gibanje zgodi v treh milijardah sekunde na razdalji le 0,5 nm (1 nm = m). Po prisrčnem izrazu enega avtorja to spominja na gibanje prazne pločevinke piva na trgu, kjer se je zbrala množica ljudi. Difuzijo je veliko lažje opazovati kot Brownovo gibanje, saj ne potrebuje mikroskopa: gibanja ne opazujemo posameznih delcev, temveč njihovih ogromnih mas, le zagotoviti je treba, da se konvekcija ne prekriva z difuzijo - mešanjem snovi kot posledica vrtinčnih tokov (takšne tokove je enostavno opaziti, če kapljico obarvane raztopine, kot je črnilo, spustimo v kozarec vroče vode).

Vzroki Brownovega gibanja. Brownovo gibanje nastane zaradi dejstva, da so vse tekočine in plini sestavljeni iz atomov ali molekul - najmanjših delcev, ki so v stalnem kaotičnem toplotnem gibanju in zato nenehno potiskajo Brownov delec z različnih strani. Ugotovljeno je bilo, da veliki delci, večji od 5 µm, praktično ne sodelujejo pri Brownovem gibanju (so negibni ali sedimentirani), manjši delci (manj kot 3 µm) se gibljejo progresivno po zelo zapletenih trajektorijah ali se vrtijo. Ko je veliko telo potopljeno v medij, so sunki, ki se pojavijo v velikem številu, povprečni in tvorijo stalen tlak. Če je veliko telo z vseh strani obdano z medijem, potem je tlak praktično uravnotežen, ostane le Arhimedova dvižna sila - takšno telo gladko lebdi ali potopi. Če je telo majhno, kot je Brownov delec, postanejo opazna nihanja tlaka, ki ustvarjajo opazno naključno spreminjajočo se silo, kar vodi do nihanja delca. Brownovi delci običajno ne potopijo ali lebdijo, ampak so suspendirani v mediju.

Zdi se, da se premika brez razloga. Začetna vrednost Brownov gibi . gibanje pokazala, da so vsa telesa sestavljena iz ločenih ... , ki so v neprekinjenem neredu premikanje. Dejstvo obstoja Brownov gibi dokazuje molekularno strukturo snovi. Rabljeno...

... "modeli sveta". 1 Pokaži pomen difuzije in Brownov gibi za različne veje fizike. Oblikovanje znanstvenega pogleda. ... prosti prostor? eno. gibanje 3. Nenehna kaotičnost gibanje molekule 2. Difuzija 4. gibanje in difuzija 5 Ni...

Diploma: Raziskave fraktalnih modelov...

Tema diplomskega dela: Raziskave fraktalnih modelov Brownov gibiŠtudent: X Vodja: X 1 Osnovne definicije Neprekinjen Gauss... s 2 1 2H t 2H ts 2H se imenuje fraktal Brownov premikanje(FBD) s Hurstovim indeksom samopodobnosti 0 H 1. Ko...

Molekularna fizika (elektronski učbenik...

Omogoča vam, da vidite posamezne atome in molekule. gibanje gibanje- neurejeno gibanje majhna (z dimenzijami nekaj mikronov ali manj ... položaji v ravnih črtah dajejo pogojno sliko gibi. Teoretični zaključki Brownov gibanje. . se odlično ujemajo z eksperimentom...

O opazovanjih skozi mikroskop...«, v katerem je opisal, kar je odkril gibanje Brownov delci. gibanje- toplotno je gibanje delci, suspendirani v tekočini ali plinu. 1827...

Strani žoge bodo skočili na novo lokacijo. gibanje- to je kaotično gibanje majhni delci trdne snovi pod udarom molekul ... tekočine ali plina, v katerem se ti delci nahajajo. gibanje Difuzija Pojav spontanega prodiranja delcev ene snovi v ...

... : Toplotni gibanje molekule v plinu: gibanje- toplotno je gibanje drobni delci, suspendirani v tekočini ali plinu. gibanje : Brownov delec med molekulami: Trajektorija gibi 3 - x Brownov delci...

V svojih študijah o teoriji toplote je Brownov gibanje. V članku 1905 O premikanje delci, suspendirani v tekočini v mirovanju, zahtevani ... in njegova formula za Brownov gibi dovoljeno določiti število molekul. Če deluje na teoriji Brownov gibi nadaljevanje in logično zaključeno ...