Описание
Между двумя стеклянными перегородками находится около двух десятков металлических шариков, моделирующих молекулы вещества, и две пластмассовые шайбы - модели броуновских частиц, размеры которой в несколько раз превышают размеры шариков.
С оверхед-проектора демонстрируют беспорядочное движение броуновской частицы, происходящее из-за столкновений с более мелкими шариками-молекулами, совершающими беспорядочное движение под действием ударов механической пружины, приводимой в движение вращением рукоятки прибора.
В 1827 Шотландский ботаник Роберт Броун проводил исследования пыльцы растений. Он, в частности, интересовался, как пыльца участвует в процессе оплодотворения. Как-то он разглядывал под микроскопом выделенные из клеток пыльцы североамериканского растения Clarkia pulchella (кларкии хорошенькой) взвешенные в воде удлиненные цитоплазматические зерна. Неожиданно Броун увидел, что мельчайшие твердые крупинки, которые едва можно было разглядеть в капле воды, непрерывно дрожат и передвигаются с места на место. Он установил, что эти движения, по его словам, «не связаны ни с потоками в жидкости, ни с ее постепенным испарением, а присущи самим частичкам».
Наблюдение Броуна подтвердили другие ученые. Мельчайшие частички вели себя, как живые, причем «танец» частиц ускорялся с повышением температуры и с уменьшением размера частиц и явно замедлялся при замене воды более вязкой средой. Это удивительное явление никогда не прекращалось: его можно было наблюдать сколько угодно долго.
Это хаотическое перемещение очень малых частиц вещества под действием ударов молекул получило название Броуновского движения.
Дано:
V = 2 л = 0,002 м³
t = 20°C
ρ = 800 кг/м³ - плотность спирта
t кип = 78°С
с = 2500 Дж/(кг·град) - удельная теплоёмкость спирта
r = 0.9·10⁶ Дж/кг - удельная теплота парообразования спирта
Найти:
а) m - масса спирта
б) Q₁ - энергия, необходимая для нагревания спирта до температуры кипения
в) Q₂ - энергия, необходимая для превращения спирта в пар
а) m = ρ · V = 800 · 0.002 = 1.6 (кг)
б) Q₁ = cm(t кип - t) = 2500 · 1.6 · (78 - 20) = 232 000 (Дж) = 232 кДж
в) Q₂ = r · m = 0.9·10⁶ · 1.6 = 1.44·10⁶ (Дж) = 1.44 МДж
а) m = 1,6 кг; б) Q₁ = 232 кДж; в) Q₂ = 1,44 МДж;