Teoria atomowa i teoria kinetyczna materiału
Przez tysiące lat starożytni Grecy wierzyli, że każda czysta substancja (np. czyste złoto, czyste żelazo 😉 itd.) składa się z atomów. Według nich, jeśli pociąć czystą substancję na małe kawałki, a następnie te małe kawałki rozciąć ponownie, a potem jeszcze raz… i tak dalej, powstanie najmniejszy kawałek, którego nie da się już dalej rozciąć. Najmniejszy kawałek, którego nie da się już dalej rozciąć, nazywano atomem . Atom oznacza „nie da się podzielić” (po grecku).
W tamtych czasach uważano atomy za niepodzielne. Jednak później naukowcy odkryli elektrony i jądra atomowe (protony i neutrony), obalając tym samym pogląd o niepodzielności atomów . Atomy składają się z elektronów (o ładunku ujemnym) i jądra. Elektrony krążą wokół jądra. Wewnątrz jądra znajdują się protony (o ładunku dodatnim) i neutrony (neutralne, co oznacza, że nie posiadają ładunku).
Istnieje inna teoria, zwana teorią ciągłości (ciągły = trwający). Teoria ta głosi , że czystą materię można dzielić w nieskończoność. Zgodnie z tą teorią nie istnieje coś takiego jak najmniejszy element. Najmniejszy element można dzielić na mniejsze części i tak dalej, w nieskończoność.
Która z tych dwóch teorii jest poprawna? Teoria atomowa czy teoria ciągłości?
W fizyce każda teoria jest uznawana za naukowo akceptowaną, jeśli można ją udowodnić eksperymentalnie. W XVIII , XIX i XX wieku , dzięki eksperymentom przeprowadzonym przez naukowców, teoria atomowa została udowodniona.
Najpierw zrozum poniższe wyjaśnienie. Pierwiastki to substancje czyste, których nie da się chemicznie podzielić na inne substancje, na przykład złoto (Au), żelazo (Fe), miedź (Cu), cynk (Zn), sód (Na), wapń (Ca), chlor (Cl), azot (N), tlen (O), wodór (H) itd. Oprócz pierwiastków istnieją również związki chemiczne. Związki chemiczne składają się z pierwiastków. Ponieważ składają się z pierwiastków, związki chemiczne nadal można podzielić na pierwiastki. Przykładem związku chemicznego jest woda.
Najmniejszą częścią pierwiastka jest atom, a najmniejszą częścią związku chemicznego jest cząsteczka. Cząsteczki składają się z połączonych ze sobą atomów . Czyste złoto jest przykładem pierwiastka. Czyste złoto w rzeczywistości składa się z atomów złota (Au). Kawałek żelaza również jest przykładem pierwiastka. Żelazo składa się z atomów żelaza (Fe). Zatem pierwiastek to czysta substancja złożona z tego samego rodzaju atomów.
Woda, którą często widzisz, trzymasz w dłoniach i pijesz, składa się z cząsteczek wody (wzór chemiczny H2O). Cząsteczki wody składają się z dwóch atomów wodoru (H) i jednego atomu tlenu (O).
Oto kilka dowodów na słuszność teorii atomowej:
Po pierwsze, prawo stałych proporcji.
Prawo określonych proporcji głosi, że gdy pierwiastki łączą się w związki chemiczne, powstające związki mają ten sam stosunek mas. Na przykład sól… Sól, którą widzimy, to związek chemiczny złożony z cząsteczek soli (wzór chemiczny NaCl). Naturalnie, cząsteczki soli zawsze składają się z 23 części sodu (Na) i 35 części chloru (Cl).
Teoria ciągłości nie potrafi tego wyjaśnić , ale teoria atomowa potrafi . Zgodnie z teorią atomową, atomy są najmniejszymi częściami pierwiastka , dlatego mają masę . Porównanie mas pierwiastków tworzących związek chemiczny jest z pewnością powiązane ze względnymi masami atomów tworzących ten pierwiastek. Na podstawie ilości każdego pierwiastka tworzącego związek chemiczny naukowcy określają względną masę atomu. Mówi się, że jest ona względna , ponieważ względna masa atomu danego pierwiastka jest porównywana z względną masą atomu innego pierwiastka.
Wodór jest najlżejszym atomem, dlatego jest używany jako punkt odniesienia. Masa względna atomu wodoru (H) ma wartość 1. Używając masy względnej atomu wodoru jako punktu odniesienia, masa względna atomu węgla (C) ma wartość 12, masa względna atomu tlenu (O) ma wartość 16 i tak dalej (wystarczy spojrzeć na układ okresowy pierwiastków). Masa względna atomu węgla = 12 oznacza, że masa jednego atomu węgla jest 12 razy większa niż masa jednego atomu wodoru (H). Masa względna atomu tlenu = 16 oznacza, że masa jednego atomu tlenu jest 16 razy większa niż masa jednego atomu wodoru (H).
W Międzynarodowym Układzie Miar (SI) mamy wzorzec masy – atom platyny i irydu, przechowywany w Międzynarodowym Biurze Miar i Wag (Francja). Zgodnie z porozumieniem międzynarodowym masa tego atomu platyny i irydu wynosi 1 kg. Jest to kilogram wzorcowy. W skali atomowej mamy również drugi wzorzec masy – atom węgla-12C. Zgodnie z porozumieniem międzynarodowym masa jednego atomu węgla-12C wynosi 1 12,0000 zunifikowanych jednostek masy atomowej (u).
1 jednostka = 1,66 x 10-27 kg.
Masa 1 atomu węgla C (C) = 12,0000 u, masa 1 atomu wodoru (H) = 1,0078 u, masa 1 atomu tlenu (O) = 15,9994 u, masa 1 atomu sodu = 22,9897 u itd. Szczegółowe informacje na temat masy atomowej można znaleźć w układzie okresowym pierwiastków.
Oprócz masy atomowej istnieje również masa cząsteczkowa. Masa cząsteczkowa to całkowita masa atomów tworzących cząsteczkę. Na przykład, masa cząsteczkowa soli (NaCl) = masa jednego atomu sodu (Na) + masa jednego atomu chloru (Cl). Masa cząsteczkowa wody (H2O ) = masa dwóch atomów wodoru (H) + masa jednego atomu tlenu (O).
Po drugie, ruch Browna
Dawno, dawno temu żył angielski biolog o nazwisku Robert Brown. Ia badał pyłek umieszczony w wodzie (1827). Zaobserwowano obecność wody i pyłku używać mikroskop. 
Robert Brown Poczułem się dziwnie, widząc pyłek poruszający się sam z siebie. Dziwne, bo woda… w tej chwili cichy, mengapa Pyłek się przemieszcza. Kierunek ruchu pyłku jest dowolny, ale ciągły. Ia podejrzewać, że ruch jest formą życia, di mana żywy pyłek, więc może przenosić. Jednak to założenie było błędne, ponieważ małe cząsteczki nieorganiczne, takie jak pyłki, również poruszały się po włożeniu. ke w wodzie. Ten rodzaj ruchu nazywa się ruchem wody. BRown.
Odkrycia tego nie dało się wyjaśnić aż do momentu opracowania teorii kinetycznej.
Teoria kinetyczna
Kinetyka oznacza ruch ( z greckiego ). Teoria kinetyczna zakłada, że każda substancja składa się z atomów lub cząsteczek, a te atomy lub cząsteczki poruszają się w sposób ciągły i losowy.
Podczas ruchu atomy lub cząsteczki Członekpunyai prędkość. Atomy lub cząsteczki również Członekpunyai masa. Ponieważ Członekpunyai masa (m) i prędkość (v), wówczas atom lub cząsteczka ma energię kinetyczną (EK) i pęd (p). Energia kinetyczna: EK = 1⁄2 mv2. Podczas gdy pęd: p = m v. Oprócz pędu istnieje siła. Podczas ruchu zawsze istnieje możliwość zderzenia. Zatem siła powstaje w wyniku zmiany pędu podczas zderzenia.
Można powiedzieć, że teoria kinetyki opiera się w rzeczywistości na energii kinetycznej, pędzie i sile. Te trzy elementy bada się w ramach dynamiki ruchu (prawa Newtona, popęd i pęd). Różnica polega na tym, że w teorii kinetyki stosujemy dynamikę do poziomu atomowego lub molekularnego. Teorię kinetyki opracowali Boyle (1627–1691), Daniel Bernoulli (1700–1782), Joule (1818–1889), Kronig (1822–1879), Rudolph Clausius (1822–1888) i Clerk Maxwell (1831–1879).
Istnienie tej teorii kinetycznej może wyjaśnić odkrycie Browna . Zgodnie z teorią kinetyczną, pyłek porusza się, ponieważ jest popychany przez szybko poruszające się cząsteczki wody. Ze względu na dużą liczbę cząsteczek wody, pyłek jest popychany z różnych kierunków.
Opierając się na prawie określonych proporcji i odkryciu ruchów Browna, teoria atomu zyskała coraz większą akceptację wśród naukowców. Atom jest najmniejszą cząstką dowolnej substancji. Zatem atomy mają rozmiar. Jak duży jest atom?
W 1905 roku Einstein zbadał teoretycznie wielkość atomów. Opierając się na teorii atomu, teorii kinetycznej i danych uzyskanych eksperymentalnie, stwierdził , że średnica atomu wynosi około 10-10 m . Zatem średnicę atomu uzyskano na podstawie obliczeń. Rozmiar atomu został odkryty, co oznaczało uznanie teorii atomu , a także teorii kinetycznej.
