Дифузія

Самостійний рух часток речовини служить поясненням і ще одного фізичного явища. Розглянемо його на досліді.

У високу посудину з водою кинемо декілька крупинок марганцівки (рис 2.5). Вони опустяться на дно посудини, і навколо них незабаром утворюється фіолетова хмарка забарвленої води. Залишимо посудину в спокої на декілька годин. Спостерігаючи за нею весь цей час, ми виявимо поступове поширення забарвлення по усій висоті посудини. Говорять, що відбувається дифузія фарби у воду

Рисунок 2.5.

Дифузією називається взаємне проникнення речовин, що відбувається внаслідок безладного руху молекул речовини. Слово дифузія в перекладі з латинської мови означає розтікання, поширення.

Дифузія пояснюється таким чином. Частки речовин, безладно рухаючись, проникають в проміжки один між одним, що і означає змішування речовин. Найшвидше дифузія відбувається в газах. Повільніше - в рідинах, а в твердих тілах - зовсім повільно: роками. Відомий, наприклад, наступний дослід. Дві гладко відшліфовані пластини із золота і свинцю пролежали одна на одній близько 5 років. За цей час золото і свинець продифундували (проникли) один в одного на глибину близько 1 мм.

Дифузія має велике значення в житті людей і тварин. Так, наприклад, кисень з довкілля завдяки дифузії проникає всередину організму через шкіру людини. Поживні речовини завдяки дифузії проникають з кишечника в кров.

Завдання:

Налийте в склянку холодну воду і опустите в неї крупинку марганцівки. Не перемішуючи воду, визначите, через який час молекули марганцівки потраплять у верхній шар води. Поясните спостережуване явище.

Взаємне притягання і відштовхування молекул

Спостереження показують, що тверді тіла і рідини не розпадаються на окремі шматочки, не дивлячись на те, що молекули розділені проміжками і знаходяться в безперервному і безладному русі.

Виконаємо дослід. Візьмемо два свинцеві циліндри (рис. 2.6). Ножем або лезом зачистимо їх торці до блиску і щільно притиснемо один до одного. Ми виявимо, що циліндри "зчепляться". Сила їх зчеплення настільки велика, що при вдалому проведенні досліду циліндри витримують вагу гирі масою 5 кг (рис. 2. 7).

Рисунок 2.6. Рисунок 2.7. Рисунок 2. 8.

З досліду можна зробити висновок: частки речовин здатні притягуватися одна до одної. Проте це виникає лише тоді, коли поверхні тіл дуже гладкі (для цього і знадобилася зачистка лезом) і, крім того, щільно притиснуті одна до одної.

Частки будь-якої речовини здатні відштовхуватися один від одного. Це підтверджується тим, що рідкі, а особливо тверді тіла дуже важко стискувати. Наприклад, щоб здавити гумову гумку, потрібно значну силу! Гумку набагато легше зігнути, ніж здавити (рис. 2.8).

Притягання або відштовхування часток речовин виникає лише у тому випадку, коли вони знаходяться в безпосередній близькості. На відстанях, трохи більших розмірів самих часток, вони притягуються. На відстанях, менших розмірів часток, вони відштовхуються. Якщо ж поверхні тіл віддалені на відстань, помітно більшу, ніж розмір часток, то взаємодія між ними не проявляється ніяк. Наприклад, не можна помітити ніякого притягання між свинцевими циліндрами, якщо їх спочатку не стискувати, тобто не зблизити їх частки.

Виникнення сили пружності. Стискуючи або розтягуючи, згинаючи або скручуючи тіло, ми зближуємо або віддаляємо його молекули. Тому між ними виникають сили притягання-відштовхування, які ми і об'єднуємо терміном "сила пружності".

Рисунок 2.9.

На рисунку 2.9 умовно зображені частки гуми ластику, що згинається. Ви бачите, що біля верхньої грані ластику молекули гуми зближуються одна з одною. Це призводить до виникнення між ними сил відштовхування. Поблизу нижньої грані гумки частки віддаляються один від одного, що призводить до виникнення між ними сил притягання. В результаті їх дії гумка прагне випрямитися, тобто повернутися в недеформований стан. Іншими словами, в гумці виникає сила пружності, спрямована протилежно силі, що викликала деформацію.