Взгляните на предметы вокруг. На первый взгляд они кажутся цельными и монолитными. Твёрдые тела сохраняют свою форму, а жидкость, вытекающая из крана, образует непрерывную струю. Это создаёт впечатление, что вещества сплошные.
Однако при более внимательном рассмотрении мы замечаем, что тела можно деформировать. Ластик можно сжать, изменив его очертания. Жидкость легко меняет форму, перетекая из одного сосуда в другой. Воздух в шарике или насосе также поддаётся сжатию. Эти простые наблюдения наводят на мысль, что вещество не является абсолютно сплошным.
Две ключевые гипотезы
На основе наблюдений можно выдвинуть два фундаментальных предположения о строении вещества:
- Все тела состоят из мельчайших частиц (молекул, атомов).
- Между этими частицами существуют промежутки (пустоты).
Давайте проверим эти гипотезы с помощью ряда наглядных экспериментов.
Опыты, доказывающие существование частиц
Первый опыт очень прост. Возьмём кусок мела и разобьём его молотком. Он расколется на несколько частей. Если взять один из осколков и повторить действие, он также распадётся на более мелкие фрагменты. Продолжая дробить мел, мы в итоге получим пыль — мельчайшие частички вещества. Этот эксперимент наглядно демонстрирует, что твёрдое тело не монолитно, а состоит из отдельных частиц, которые можно разделить.
Второй опыт проводится с жидкостями. Капнем каплю краски или чернил в стакан с водой. Мы увидим, как цвет постепенно распространяется по всему объёму. Если теперь взять каплю окрашенной воды и добавить её в другой стакан с чистой водой, цвет снова равномерно распределится, став лишь немного бледнее. Повторив эту процедуру несколько раз, мы каждый раз будем наблюдать окрашивание, хотя концентрация краски будет снижаться. Поскольку изначально мы взяли всего одну каплю, этот опыт доказывает, что даже такое малое количество вещества состоит из огромного числа отдельных частиц, способных распределяться в пространстве.
Опыты, доказывающие существование промежутков
Теперь докажем, что между частицами есть пустоты. Для этого смешаем в пробирке, например, по 20 мл воды и спирта. После перемешивания общий объём смеси окажется меньше 40 мл (примерно 38-39 мл). Это сжатие возможно только в том случае, если частицы разных веществ «упакованы» плотнее, заполнив промежутки между собой.
Ещё одно доказательство — тепловое расширение. Если налить воду в колбу, закрытую пробкой со стеклянной трубкой, и начать нагревать, уровень воды в трубке начнёт подниматься. Это означает, что при нагреве объём жидкости увеличивается.
Аналогичный опыт можно провести с твёрдым телом. Холодный металлический шарик свободно проходит сквозь кольцо. Однако если шарик нагреть, он расширится и застрянет в кольце. Это происходит потому, что при нагревании частицы начинают двигаться интенсивнее, и средние расстояния между ними (промежутки) увеличиваются, что приводит к росту общего объёма тела.
Вывод
Таким образом, проведённые опыты полностью подтверждают обе выдвинутые гипотезы. Все вещества имеют дискретное (прерывистое) строение: они состоят из мельчайших частиц, между которыми существуют промежутки. Это фундаментальное положение лежит в основе молекулярно-кинетической теории строения вещества.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Сплошны ли тела?.