Teplovoe-dvizhenie-Brounovskoe-dvizhenie-i-Diffuziya (1)

1.

Тепловое движение,
Броуновское движение и
Диффузия
Три фундаментальных явления, раскрывающих природу материи на
молекулярном уровне
ФИЗИКА · МОЛЕКУЛЯРНАЯ ТЕОРИЯ

2.

Что такое тепловое
движение?
Тепловое движение — это беспорядочное, хаотичное движение
атомов и молекул, из которых состоит любое тело. Оно не
прекращается никогда — пока температура тела выше абсолютного
нуля.
В газах
Молекулы летят с
огромными скоростями,
сталкиваясь друг с другом
В жидкостях
Движение ограничено, но
молекулы постоянно
перемещаются
В твёрдых телах
Атомы колеблются вокруг положений равновесия

3.

Температура как мера энергии
Связь температуры и движения
Температура — это мера средней кинетической
энергии молекул тела. Чем выше температура, тем
быстрее движутся частицы.
Высокая температура
Низкая температура
Абсолютный нуль (−273°C)
Быстрое, энергичное движение молекул
Медленное, вялое движение частиц
Теоретический предел — движение
прекращается

4.

Броуновское движение:
Открытие и значение
В 1827 году ботаник Роберт Броун наблюдал под микроскопом, как
пыльца в воде совершает хаотичные зигзагообразные движения. Это
явление получило его имя.
1
1827
Открытие Робертом Броуном
2
1905
Теоретическое объяснение Эйнштейном
3
1908
Экспериментальное подтверждение Перреном
4
Нобелевская премия
Перрен получил премию в 1926 году

5.

Наблюдение Броуновского движения
Что мы видим под микроскопом?
Мелкие частицы (пыльца, уголь, тушь) в жидкости совершают непрерывные хаотичные перемещения. Это
результат ударов молекул жидкости — невидимых, но постоянно движущихся.
Броуновское движение — прямое доказательство существования молекул и их теплового движения!

6.

Диффузия: Принцип и
механизмы
Диффузия — это взаимное проникновение молекул одного вещества в
другое вследствие их теплового движения. Процесс идёт
самопроизвольно и стремится к равномерному распределению частиц.
Концентрация
Вещества разделены — высокая концентрация в одном месте
Перемешивание
Молекулы движутся из области высокой концентрации в
низкую
Равновесие
Концентрация выравнивается — система достигает
однородности

7.

Диффузия в повседневной жизни
Ароматы
Заваривание чая
Питание растений
Дыхание
Запах духов
распространяется по
комнате благодаря
диффузии молекул в
воздухе
Красящие вещества чая
диффундируют в воду,
окрашивая её равномерно
Корни поглощают воду и
минеральные вещества из
почвы путём диффузии
Кислород проникает в
кровь через стенки
альвеол лёгких благодаря
диффузии

8.

Факторы, влияющие на скорость диффузии
Ключевые закономерности
Скорость диффузии зависит от нескольких факторов одновременно:
1 Температура
При нагревании скорость движения молекул возрастает — диффузия ускоряется
2 Агрегатное состояние
Быстрее всего — в газах, медленнее — в жидкостях, очень медленно — в твёрдых телах
3 Размер частиц
Мелкие молекулы диффундируют быстрее крупных

9.

Применение в науке и технике
Полупроводники
Медицина
Металлургия
Диффузия легирующих примесей
при производстве микросхем
Доставка лекарств через
клеточные мембраны,
гемодиализ
Цементация и диффузионная
сварка металлов
Экология
Физика
Распространение загрязнений в атмосфере и
водоёмах
Изучение свойств вещества, подтверждение
молекулярной теории

10.

Заключение
Три явления — одна природа
Тепловое движение, Броуновское движение и
диффузия — это проявления одного
фундаментального принципа: материя состоит из
частиц, находящихся в непрерывном хаотическом
движении.
Понимание этих явлений — ключ к
молекулярной физике, химии и биологии!
Тепловое движение
Основа всех явлений — движение частиц
Броуновское движение
Видимое свидетельство существования
молекул
Диффузия
Практическое следствие теплового движения