Estructura de la sustancia molecular Presentación del movimiento browniano. Sección de la presentación sobre el movimiento browniano

Descripción de la presentación para diapositivas individuales:

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MOVIMIENTO BROWNIANO En el verano de 1827, Brown, mientras estudiaba el comportamiento del polen bajo un microscopio, descubrió de repente que las esporas individuales realizan movimientos impulsivos absolutamente caóticos. Determinó con certeza que estos movimientos no estaban relacionados de ninguna manera con los remolinos y corrientes de agua, o con su evaporación, después de lo cual, habiendo descrito la naturaleza del movimiento de las partículas, firmó honestamente su propia impotencia para explicar el origen de este movimiento. movimiento caótico. Sin embargo, siendo un experimentador meticuloso, Brown descubrió que un movimiento tan caótico es característico de cualquier partícula microscópica, ya sea polen de plantas, suspensiones de minerales o, en general, cualquier sustancia triturada.

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El MOVIMIENTO BROWNIANO es el movimiento térmico de las partículas más pequeñas suspendidas en un líquido o gas. Las partículas brownianas se mueven bajo la influencia de impactos moleculares. Debido a la naturaleza caótica del movimiento térmico de las moléculas, estos impactos nunca se compensan entre sí. Como resultado, la velocidad de una partícula browniana cambia aleatoriamente en magnitud y dirección, y su trayectoria es una compleja línea en zigzag.

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FUERZAS DE INTERACCIÓN Si no hubiera fuerzas de atracción entre las moléculas, entonces todos los cuerpos bajo cualquier condición estarían solo en estado gaseoso. Pero las fuerzas de atracción por sí solas no pueden garantizar la existencia de formaciones estables de átomos y moléculas. A distancias muy pequeñas entre moléculas, necesariamente actúan fuerzas repulsivas. Debido a esto, las moléculas no se penetran entre sí y los trozos de materia nunca se encogen al tamaño de una molécula.

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Aunque las moléculas en general son eléctricamente neutras, no obstante, actúan fuerzas eléctricas significativas entre ellas a distancias pequeñas: hay una interacción de electrones y núcleos atómicos de moléculas vecinas.

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ESTADOS AGREGADOS DE SUSTANCIA Dependiendo de las condiciones, una misma sustancia puede estar en diferentes estados agregados. Las moléculas de una sustancia en estado sólido, líquido o gaseoso no se diferencian entre sí. El estado agregado de una sustancia está determinado por la ubicación, la naturaleza del movimiento y la interacción de las moléculas.

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PROPIEDADES DE LOS CUERPOS SÓLIDOS, LÍQUIDOS Y GASEOSOS. El estado de la sustancia. Disposición de partículas. La naturaleza del movimiento de partículas. Energía de interacción. Algunas propiedades. Sólido. Las distancias son comparables a los tamaños de partículas. Los verdaderos sólidos tienen una estructura cristalina (orden de largo alcance). Oscilaciones alrededor de la posición de equilibrio. La energía potencial es mucho mayor que la cinética. Las fuerzas de interacción son grandes. Conserva forma y volumen. Elasticidad. Fuerza. Dureza. Tienen un punto de fusión y un punto de cristalización definidos. Líquidos Están ubicados casi cerca uno del otro. Se observa un orden de corto alcance. Básicamente, oscilan alrededor de la posición de equilibrio, saltando ocasionalmente a otra. La energía cinética es solo un poco menor en términos de energía potencial. Conservan su volumen, pero no conservan su forma. Ligeramente comprimible. Líquido. Gaseoso. Las distancias son mucho mayores que el tamaño de las partículas. La ubicación es completamente caótica. Movimiento caótico con numerosas colisiones. Las velocidades son relativamente altas. La energía cinética es mucho mayor que el potencial en valor absoluto. No conservan su forma ni volumen. Fácilmente comprimible. Complete todo el volumen que se les proporcionó.

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El gas se expande hasta que llena todo el volumen asignado. Si consideramos el gas a nivel molecular, veremos moléculas que se lanzan y chocan aleatoriamente entre sí y con las paredes del recipiente, que, sin embargo, prácticamente no interactúan entre sí. Si el volumen del recipiente aumenta o disminuye, las moléculas se redistribuirán uniformemente en el nuevo volumen ESTRUCTURA DE GASES

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ESTRUCTURA DE LOS GASES 1. Las moléculas no interactúan entre sí 2. Las distancias entre las moléculas son decenas de veces mayores que el tamaño de las moléculas 3. Los gases se comprimen fácilmente 4. Alta velocidad de movimiento de las moléculas 5. Ocupan todo el volumen del recipiente 6. Los impactos de las moléculas crean presión de gas

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Un líquido a una temperatura determinada ocupa un volumen fijo, pero también toma la forma de un recipiente para ser llenado, pero solo por debajo del nivel de su superficie. A nivel molecular, un líquido se representa más fácilmente en forma de moléculas esféricas que, aunque están en estrecho contacto entre sí, tienen la libertad de rodar entre sí, como cuentas redondas en un frasco. Vierta el líquido en el recipiente, y las moléculas se extenderán rápidamente y llenarán la parte inferior del volumen del recipiente, como resultado, el líquido tomará su forma, pero no se extenderá a todo el volumen del recipiente. ESTRUCTURA DE LÍQUIDOS

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Movimiento browniano.
Completado por: Bakovskaya Julia y Voznyak Albina, estudiantes de décimo grado Verificado por: Tsipenko L.V., profesor de física 2012

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Movimiento browniano: en las ciencias naturales, el movimiento desordenado de partículas sólidas microscópicas, visibles, suspendidas en un líquido (o gas) (partículas de polvo, partículas de polen de plantas, etc.), causado por el movimiento térmico de partículas líquidas (o gaseosas). Los conceptos de "movimiento browniano" y "movimiento térmico" no deben confundirse: el movimiento browniano es una consecuencia y evidencia de la existencia del movimiento térmico.

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La esencia del fenómeno
El movimiento browniano ocurre debido al hecho de que todos los líquidos y gases consisten en átomos o moléculas, las partículas más pequeñas que están en constante movimiento térmico caótico y, por lo tanto, empujan continuamente la partícula browniana desde diferentes lados. Se encontró que las partículas grandes con un tamaño de más de 5 micrones prácticamente no participan en el movimiento browniano (son estacionarias o sedimentarias), las partículas más pequeñas (menos de 3 micrones) se mueven progresivamente a lo largo de trayectorias muy complejas o giran. Cuando un cuerpo grande se sumerge en el medio, los temblores que ocurren en grandes cantidades se promedian y forman una presión constante. Si un cuerpo grande está rodeado por el entorno en todos los lados, entonces la presión está prácticamente equilibrada, solo queda la fuerza de elevación de Arquímedes, tal cuerpo flota o se hunde suavemente. Si el cuerpo es pequeño, como una partícula browniana, entonces las fluctuaciones de presión se vuelven notables, lo que crea una fuerza notable que cambia al azar, lo que lleva a oscilaciones de la partícula. Las partículas brownianas generalmente no se hunden ni flotan, sino que están suspendidas en un medio.

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Descubrimiento del movimiento browniano
Este fenómeno fue descubierto por R. Brown en 1827, cuando estaba realizando una investigación sobre el polen de plantas. El botánico escocés Robert Brown (a veces su apellido se transcribe como Brown) durante su vida como el mejor conocedor de plantas recibió el título de "Príncipe de los botánicos ". Hizo muchos descubrimientos maravillosos. En 1805, tras una expedición de cuatro años a Australia, trajo a Inglaterra unas 4000 especies de plantas australianas desconocidas para los científicos y dedicó muchos años a su estudio. Plantas descritas traídas de Indonesia y África Central. Estudió fisiología vegetal, describiendo por primera vez en detalle el núcleo de una célula vegetal. La Academia de Ciencias de San Petersburgo lo nombró miembro honorario. Pero el nombre del científico ahora es ampliamente conocido, no en absoluto debido a estos trabajos. En 1827, Brown realizó una investigación sobre el polen de las plantas. Él, en particular, estaba interesado en cómo el polen participa en el proceso de fertilización. Una vez examinó al microscopio los granos citoplasmáticos alargados suspendidos en agua, aislados de las células del polen de la planta norteamericana Clarkia pulchella (Clarkia pretty). De repente, Brown vio que los granos sólidos más pequeños, que apenas se podían ver en una gota de agua, temblaban constantemente y se movían de un lugar a otro. Descubrió que estos movimientos, en sus palabras, "no están asociados ni con los flujos en el líquido ni con su evaporación gradual, sino que son inherentes a las partículas mismas". Ahora, para repetir la observación de Brown, basta con tener un microscopio no muy fuerte y utilizarlo para examinar el humo en una caja ennegrecida, iluminada a través de un orificio lateral con un haz de luz intensa. En un gas, el fenómeno aparece mucho más brillante que en un líquido: se ven pequeños parches de ceniza u hollín (según la fuente del humo) que dispersan la luz, que saltan continuamente de un lado a otro. Es posible observar el movimiento browniano en la solución de tinta: con un aumento de 400x, el movimiento de las partículas ya es fácilmente distinguible. Como suele ocurrir en la ciencia, muchos años después, los historiadores descubrieron que allá por 1670, el holandés Anthony Leeuwenhoek, el inventor del microscopio, aparentemente observó un fenómeno similar, pero la rareza e imperfección de los microscopios, el estado embrionario de la ciencia molecular. en ese momento no llamó la atención sobre la observación de Leeuwenhoek, por lo tanto, el descubrimiento se atribuye con razón a Brown, quien primero lo estudió y describió en detalle.

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La presentación sobre el tema "El movimiento browniano. La estructura de la materia" se puede descargar de forma totalmente gratuita en nuestro sitio web. Asunto del proyecto: Física. Las diapositivas e ilustraciones coloridas lo ayudarán a involucrar a sus compañeros de clase o audiencia. Para ver el contenido, use el reproductor, o si desea descargar el informe, haga clic en el texto correspondiente debajo del reproductor. La presentación contiene 15 diapositivas.

Diapositivas de presentación

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LECCIÓN DE FÍSICA CLASE 10

Movimiento browniano. La estructura de la materia Profesor Kononov Gennady Grigorievich escuela secundaria número 29 distrito de Slavyanskiy de la región de Krasnodar

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MOVIMIENTO BROWNIANO

En el verano de 1827, Brown, mientras estudiaba el comportamiento del polen bajo un microscopio, descubrió de repente que las esporas individuales realizan movimientos impulsivos absolutamente caóticos. Determinó con certeza que estos movimientos no están relacionados de ninguna manera con los remolinos y corrientes de agua, o con su evaporación, después de lo cual, habiendo descrito la naturaleza del movimiento de las partículas, firmó honestamente su propia impotencia para explicar el origen de este movimiento. movimiento caótico. Sin embargo, siendo un experimentador meticuloso, Brown descubrió que un movimiento tan caótico es característico de cualquier partícula microscópica, ya sea polen de plantas, suspensiones de minerales o, en general, cualquier sustancia triturada.

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Este es el movimiento térmico de las partículas más pequeñas suspendidas en un líquido o gas. Las partículas brownianas se mueven bajo la influencia de impactos moleculares. Debido a la naturaleza caótica del movimiento térmico de las moléculas, estos impactos nunca se compensan entre sí. Como resultado, la velocidad de una partícula browniana cambia aleatoriamente en magnitud y dirección, y su trayectoria es una compleja línea en zigzag.

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FUERZAS DE INTERACCIÓN

Si no hubiera fuerzas de atracción entre las moléculas, entonces todos los cuerpos bajo cualquier condición estarían solo en estado gaseoso. Pero las fuerzas de atracción por sí solas no pueden garantizar la existencia de formaciones estables de átomos y moléculas. A distancias muy pequeñas entre moléculas, necesariamente actúan fuerzas repulsivas. Debido a esto, las moléculas no se penetran entre sí y los trozos de materia nunca se encogen al tamaño de una molécula.

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ESTADOS AGREGADOS DE SUSTANCIA

Dependiendo de las condiciones, una misma sustancia puede encontrarse en diferentes estados de agregación. Las moléculas de una sustancia en estado sólido, líquido o gaseoso no se diferencian entre sí. El estado agregado de una sustancia está determinado por la ubicación, la naturaleza del movimiento y la interacción de las moléculas.

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El gas se expande hasta que llena todo el volumen asignado. Si consideramos el gas a nivel molecular, veremos moléculas que se lanzan y chocan aleatoriamente entre sí y con las paredes del recipiente, que, sin embargo, prácticamente no interactúan entre sí. Si el volumen del recipiente aumenta o disminuye, las moléculas se redistribuirán uniformemente en el nuevo volumen.

ESTRUCTURA DE GASES

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Un líquido a una temperatura determinada ocupa un volumen fijo, pero también toma la forma de un recipiente para ser llenado, pero solo por debajo del nivel de su superficie. A nivel molecular, un líquido se representa más fácilmente en forma de moléculas esféricas que, aunque están en estrecho contacto entre sí, tienen la libertad de rodar entre sí, como perlas redondas en un frasco. Vierta el líquido en el recipiente, y las moléculas se extenderán rápidamente y llenarán la parte inferior del volumen del recipiente, como resultado, el líquido tomará su forma, pero no se extenderá a todo el volumen del recipiente.

ESTRUCTURA DE LÍQUIDOS

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El cuerpo sólido tiene su propia forma, no se extiende sobre el volumen del recipiente y no toma su forma. A nivel microscópico, los átomos están unidos entre sí mediante enlaces químicos y su posición relativa entre sí es fija. Al mismo tiempo, pueden formar tanto estructuras ordenadas rígidas (celosías de cristal) como un montón desordenado: cuerpos amorfos (esta es exactamente la estructura de los polímeros, que parecen pasta enredada y pegada en un cuenco).

ESTRUCTURA DE CUERPOS SÓLIDOS

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El trabajo fue completado por: Ekaterina Makarova, estudiante de séptimo grado, GOU SOSH № 546, Moscú Supervisora: Kazakova Yu.V., profesora de física

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En 1827, Brown, al examinar los granos citoplasmáticos suspendidos en agua del polen de la planta norteamericana Clarkia pulchella aislada de las células del polen de la planta norteamericana Clarkia pulchella, descubrió inesperadamente que estaban constantemente temblando y moviéndose de un lugar a otro. .

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Objeto del trabajo: observar y estudiar el movimiento browniano de partículas suspendidas en agua. Objeto de investigación: movimiento browniano. Objeto de investigación: características de la observación y naturaleza del movimiento browniano. Lugar de trabajo: Centro Radiofísico Educativo y Científico de la Universidad Pedagógica Estatal de Moscú

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Objetivos de la investigación: Estudiar la historia del descubrimiento del movimiento browniano. Estudie la importancia del descubrimiento del movimiento browniano para el desarrollo de la ciencia. Descubra la influencia de varios factores en la naturaleza del movimiento browniano. Realice un experimento para observar el movimiento browniano. Métodos de investigación: Estudio de literatura y materiales de sitios de Internet sobre este tema. Estudio de la naturaleza del movimiento browniano mediante un modelo. Observación del movimiento browniano.

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En 1824, apareció un nuevo tipo de microscopio, que proporcionaba un aumento de 500-1000 veces. Permitía agrandar partículas, hasta un tamaño de 0,1-1 mm, pero en su artículo, Brown enfatiza específicamente que tenía lentes biconvexos ordinarios, lo que significa que no podía magnificar objetos más de 500 veces, es decir, las partículas aumentaron a un tamaño de solo 0, 05-0.5 mm. El tamaño de las células de polen varía de 2,5 µm a 250 µm, mientras que las partículas brownianas tienen un tamaño de aproximadamente 0,1 a 1 µm. Microscopios del siglo xviii

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En 1670, el holandés Anthony Leeuwenhoek, el inventor del microscopio, pudo haber observado un fenómeno similar, ya que su microscopio se amplió hasta 300 veces, pero el estado rudimentario de la ciencia molecular en ese momento no llamó la atención sobre la observación de Leeuwenhoek. Anthony van Leeuwenhoek (1632-1723)

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Un extracto del poema de Lucretius Kara "Sobre la naturaleza de las cosas" Mira aquí: cada vez que la luz del sol penetra en nuestros hogares y la oscuridad atraviesa con sus rayos, muchos pequeños cuerpos en el vacío, verás, parpadeando, lanzándose hacia adelante y hacia atrás en el radiante resplandor de luz ...

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Baja temperatura (1 min) Alta temperatura (1 min) Comparación de la naturaleza del movimiento de partículas utilizando el modelo de movimiento browniano

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Conclusiones: Las partículas brownianas se mueven bajo la influencia de colisiones aleatorias de moléculas. El movimiento browniano es caótico. La trayectoria de la partícula se puede utilizar para juzgar la intensidad del movimiento, cuanto menor es la masa de la partícula, más intenso se vuelve el movimiento. La intensidad del movimiento browniano depende directamente de la temperatura. El movimiento browniano nunca se detiene.

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Marian Smoluchowski (1872-1917) Por primera vez en 1904 dio una explicación rigurosa del movimiento browniano.

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Albert Einstein (1879-1955) En 1905, creó la primera teoría cuantitativa del movimiento browniano. Utilizando métodos estadísticos, derivó una fórmula para el valor medio del cuadrado del desplazamiento de una partícula browniana: donde B es la movilidad de la partícula, que es inversamente proporcional a la viscosidad del medio y al tamaño de la partícula, t es el tiempo de observación y T es la temperatura del líquido.< r 2 >= 6kTBt

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Jean Baptiste Perrin (1870 - 1942) En 1906, comenzó a realizar experimentos que confirmaron la teoría de Einstein. Resumiendo los resultados en 1912, declaró: “La teoría atómica ha triunfado. Una vez numerosos, sus oponentes son derrotados y uno tras otro renuncian a sus puntos de vista, que durante tanto tiempo se consideraron válidos y útiles ". En 1926, Perrin recibió el Premio Nobel por su trabajo sobre la "naturaleza discreta de la materia".

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Movimiento browniano de una partícula de gummigut en agua. Los puntos marcan las posiciones sucesivas de la partícula después de 30 s. Las observaciones se llevaron a cabo al microscopio con un aumento de aprox. 3000. Tamaño de partícula de aproximadamente 1 micra. Una celda corresponde a una distancia de 3,4 μm.

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MICROSCOPIO NIKON Eclipse LV 100 Videocámara Ocular Lente de escenario Monitor Tornillos para el movimiento horizontal del escenario Tornillos para ajustar el enfoque

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Conclusiones: 1. El movimiento browniano pudo ser observado accidentalmente por científicos antes que Brown, pero debido a la imperfección de los microscopios y la falta de comprensión de la estructura molecular de las sustancias, nadie lo ha estudiado. Después de Brown, fue estudiado por muchos científicos, pero nadie pudo dar una explicación. 2. La creación de la teoría cuantitativa del movimiento browniano por Einstein y su confirmación experimental por Perrin permitió probar de manera convincente la existencia de moléculas y su continuo movimiento desordenado. 3. Las razones del movimiento browniano son el movimiento térmico de las moléculas del medio y la ausencia de una compensación exacta por los impactos experimentados por la partícula de las moléculas que la rodean. 4. La intensidad del movimiento browniano está influenciada por el tamaño y la masa de la partícula browniana, la temperatura y la viscosidad del líquido. 5. La observación del movimiento browniano es una tarea muy difícil, porque es necesario: poder utilizar un microscopio, excluir la influencia de factores externos negativos (vibración, inclinación de la mesa), realizar la observación rápidamente, hasta que el líquido se haya evaporado.

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