Artikel iwwer Atomtheorie a kinetesch Theorie
Atomtheorie
Dausende vu Joren hunn déi al Griichen gegleeft, datt all reng Substanz (wéi Gold, Eisen, etc.) aus Atomer besteet. Laut hinnen, wann eng reng Substanz a kleng Stécker geschnidden gëtt, da ginn déi kleng Deeler nach eng Kéier geschnidden, dann zréckgeschnidden... a sou weider, dann ginn et déi klengst Stécker, déi net nach eng Kéier geschnidden kënne ginn. Déi klengst Stécker, déi net nach eng Kéier geschnidden kënne ginn, ginn Atomer genannt. Atom bedeit "kann net gedeelt ginn" (Griichesch Sprooch).
Zu där Zäit gouf den Atom als net méi gedeelt ugesinn. Mä spéider hunn e puer Wëssenschaftler Elektronen an Atomkären (Protonen an Neutronen) entdeckt, sou datt d'Unahm, datt Atomer net ënnerdeelt kënne ginn, falsch war. Also bestinn Atomer aus Elektronen (negativ gelueden) an Atomkären. Elektronen ëmkreesen den Atomkär. Am Atomkär sinn et Protonen (positiv gelueden) an Neutronen (neutral oder net gelueden).
Et gëtt eng aner Theorie; den Numm ass déi kontinuéierlech Theorie. Dës Theorie seet, datt reng Substanzen bis an d'Onendlechkeet gedeelt kënne ginn. No dëser Theorie gëtt et net sou eppes wéi dat klengst Stéck. Déi klengst Stécker kënnen nach ëmmer a méi kleng Stécker geschnidden ginn. Also gëtt et onendlech. Wéi eng vun dësen zwou Theorien ass richteg? Déi richteg Atomtheorie oder déi kontinuéierlech Theorie?
An der Physik gëtt all Theorie wëssenschaftlech unerkannt, wa se duerch Experimenter bewisen ka ginn. Am 18., 19. an 20. Joerhonnert war d'Atomtheorie duerch Experimenter vu Wëssenschaftler wouer.
Als éischt, verstitt déi folgend Rezensiounen. Elementer si reng Substanzen, déi chemesch net an aner Substanzen ënnerdeelt kënne ginn, zum Beispill Gold (Au), Eisen (Fe), Koffer (Cu), Zink (Zn), Natrium (Na), Kalzium (Ca), Chlor (Cl), Stéckstoff (N), Sauerstoff (O), Waasserstoff (H) etc. Nieft den Elementer gëtt et och Verbindungen. Verbindunge bestinn aus Elementer. Well se aus Elementer besteet, kann d'Verbindung ëmmer nach an Elementer opgedeelt ginn. Beispiller vu Verbindunge si Waasser.
Dee klengsten Deel vun engem Element ass en Atom, während dee klengsten Deel vun enger Verbindung e Molekül ass. Molekülle bestinn aus Atomer, déi zesummekleben. Rengt Gold ass e Beispill vun engem Element. Rengt Gold besteet aus Goldatome (Au). Eisenstécker sinn och e Beispill vun Elementer. Eisen besteet aus Eisenatome (Fe). Also ass d'Element eng reng Substanz, déi aus ähnlechen Atomer besteet.
D'Waasser, dat Dir dacks gesitt, hält an drénkt, besteet aus Waassermolekülen (déi chemesch Formel ass H₂O ) . Waassermoleküle bestinn aus zwee Waasserstoffatome (H) an engem Sauerstoffatom (O).
Hei sinn e puer Beweiser vun der Atomtheorie:
Éischtens, d'Gesetz vum konstante Verglach.
D'Gesetz vum Vergläich seet, datt wann d'Elementer sech zu Verbindungen verbannen, d'Verbindungen, déi entstinn, datselwecht Masseverhältnis hunn. Zum Beispill Salz. D'Salz, dat mir gesinn, ass eng Verbindung, déi aus Salzmoleküle (NaCl) besteet. Natierlech gi Salzmoleküle ëmmer aus 23 Deeler Natrium (Na) an 35 Deeler Chlor (Cl) geformt.
Déi kontinuéierlech Theorie kann et net erklären, awer d'Atomtheorie kann et erklären. No der Atomtheorie sinn Atomer déi klengst Deeler vun engem Element, sou datt Atomer eng Mass hunn. D'Masseverhältnis vun den Elementer vun enger Verbindung muss mat der relativer Mass vun den Atomer verbonne sinn, déi d'Element bilden. Baséierend op der Zuel vun all Element, dat d'Verbindunge bilden, bestëmmen d'Wëssenschaftler déi relativ Mass vun den Atomer. Et gëtt gesot, datt et relativ ass, well déi relativ Mass vun engem Element mat der relativer Mass vun aneren Elementatome verglach gëtt.
Waasserstoff ass dat liichtst Atom, dofir gëtt et als Benchmark benotzt. Déi relativ Mass vun engem Waasserstoffatom (H) kritt de Wäert 1. Wann een déi relativ Mass vun engem Waasserstoffatom als Benchmark benotzt, kritt déi relativ Mass vum Kuelestoffatom (C) de Wäert 12.
Déi relativ Mass vum Sauerstoffatom (O) kritt de Wäert 16 zougewisen a sou weider (kuckt d'Periodescht System vun den Elementer). Déi relativ Mass vun engem Kuelestoffatom = 12 bedeit, datt d'Mass vun engem Kuelestoffatom 12-mol méi grouss ass wéi d'Mass vun engem Waasserstoffatom (H). Déi relativ Mass vun engem Sauerstoffatom = 16 bedeit, datt d'Mass vun engem Sauerstoffatom 16-mol méi héich ass wéi d'Mass vun engem Waasserstoffatom (H).
Am Internationale System (SI) hu mir e Massestandard, nämlech Iridiumplatin, deen an internationale Gewiichts- a Gréissteninstituter a Frankräich gelagert gëtt. Ënnert dem internationale Vertrag ass d'Mass vun Iridiumplatin 1 kg, dat ass e Standardkilogramm. Op enger atomarer Skala hu mir och en zweete Massestandard, nämlech 12 C Kuelestoffatome. Baséierend op internationale Verträg ass d'Mass vun 1 Kuelestoffatom 12 C 12.0000 vereenegt Atommasseneenheeten (ofgekierzt u).
1 U = 1.66 x 10⁻⁷ kg.
Mass vun 1 Kuelestoffatom (C) = 12,0000 u, Mass vun 1 Waasserstoffatom (H) = 1,0078 u, Mass vun 1 Sauerstoffatom (O) = 15,9994 u, Mass vun 1 Natriumatom = 22,9897 u usw. Wat d'Atommass ugeet, kann se komplett am Periodesystem vun den Elementer gesi ginn.
Nieft der Atommass gëtt et och eng Molekularmass. D'Molekularmass ass déi total Mass vun den Atomer vun engem Molekül. Zum Beispill ass d'Mass vun engem Salzmolekül (NaCl) = d'Mass vun engem Natriumatom (Na) + d'Mass vun engem Chloratom (Cl). D'Mass vun de Waassermolekülen (H2O ) = d'Mass vun 2 Waasserstoffatome (H) + d'Mass vun engem Sauerstoffatom (O).
Zweetens, brong Bewegung
An der Antikitéit huet en englesche Biolog mam Numm Robert Brown gelieft. Hie war am Joer 1827 amgaang mat Pollen ze recherchéieren, deen a Waasser geluecht gouf. Waasser a Pollen si mat engem Mikroskop ze gesinn. De Robert Brown huet dat komesch fonnt, nodeems hien de Pollen sech eleng beweege gesinn huet. Et ass komesch, well de Pollen sech beweegt. D'Richtung vun der Pollenbewegung ass arbiträr, awer kontinuéierlech. Hie verdächtegt, datt d'Bewegung e Liewen ass, wou Pollen lieft, fir datt e sech beweege kann. Awer seng Vermutung ass falsch, well kleng organesch Partikelen wéi Pollen sech och beweegen, wa se a Waasser geluecht ginn. Dës Bewegung gëtt Brownsch Bewegung genannt.
Dës Entdeckung kann net erkläert ginn, bis d'kinetesch Theorie entwéckelt gouf.
Kinetesch Theorie
Kinetesch bedeit sech beweegen (Griichesch). D'kinetesch Theorie seet, datt all Substanz aus Atomer oder Molekülle besteet an datt Atomer oder Molekülle sech kontinuéierlech zoufälleg beweegen.
Wann Atomer oder Molekülle sech beweegen, mussen se Vitesse hunn. Atomer oder Molekülle hunn och Mass. Well se Mass (m) a Geschwindegkeet (v) hunn, huet den Atom oder d'Moleküll kinetesch Energie (EK) an Impuls (p). Kinetesch Energie: EK = 1/2 mv 2. Impuls: p = m v. Nieft dem Impuls gëtt et och Kräften. Wann se sech beweegen, besteet d'Méiglechkeet vu Kollisiounen. Dofir entstinn Kräften duerch Ännerungen am Impuls, wann eng Kollisioun geschitt.
Mir kënne soen, datt d'kinetesch Theorie op kinetischer Energie, Impuls a Kraaft baséiert. Dës dräi Saache ginn am Fach vun der Bewegungsdynamik (d'Gesetzer vum Newton, Impuls an Impuls) studéiert. Den Ënnerscheed ass, datt mir an der kinetischer Theorie d'Dynamik op der Ebene vun Atomer oder Molekülen uwenden. D'kinetesch Theorie gouf vum Boyle (1627-1691), Daniel Bernoulli (1700-1782), Joule (1818-1889), Kronig (1822-1879), Rudolph Clausius (1822-1888) a Clerk Maxwell (1831-1879) entwéckelt.
D'Existenz vun dëser kinetescher Theorie kéint dem Brown seng Entdeckung erklären. No der kinetescher Theorie beweegt sech Pollen, well séier beweeglech Waassermoleküle en undreiwen. D'Zuel vun de Waassermoleküle ass enorm, sou datt de Pollen aus verschiddene Richtungen gedréckt gëtt.
Baséierend op dem Gesetz vum konstante Vergläich an der Entdeckung vun der bronger Bewegung, gëtt d'Atomtheorie ëmmer méi vu Wëssenschaftler gegleeft. Atomer sinn déi klengst Stécker vun all Substanz. Dofir huet den Atom eng Gréisst. Wéi grouss ass en Atom?
Am Joer 1905 huet den Einstein theoretesch d'Gréisst vun den Atomer ënnersicht. Baséierend op der Atomtheorie, der kinetischer Theorie an den Donnéeën, déi duerch Experimenter gewonnen goufen, huet hien festgestallt, datt den Atomduerchmiesser ongeféier 10-10 m war . Den Duerchmiesser vum Atom gëtt also duerch Berechnung erausfonnt. D'Gréisst vun den Atomer gouf entdeckt, sou datt d'Atomtheorie, souwéi d'kinetesch Theorie, unerkannt gëtt.
