Молекулалардың қозғалысы

Үздіксіз қозғалыс

Көптеген тәжірибелер заттар мен денелерді құрайтын бөлшектердің үздіксіз қозғалыста болатынын дәлелдеді. Мысалы, өткір иісті затты бөлмеге алып кірсе, оның иісі сол уақытта ягни тез арада бөлме ішіне таралып кетеді. Бұдан затты құрайтын ұсақ бөлшектер үздіксіз қозғалыста болады деп жорамалдауға болады. Алайда ғылыми жорамалдың ақиқаттығын көптеген тәжірибелер жасап, тексеру қажет. Тек сынақ-тәжірибе ғана жорамалдың дұрыс немесе бұрыстығын анықтауға мүмкіндік береді. Мысалы, тар саңылаудан қараңғы бөлмеге түскен жарық жолағына көз салсаң, ауадағы шаң тозаңдарының ретсіз әрі үздіксіз қозғалыста болатынын көресің. Бұл бөлшектер, әрине, ауадағы молекулалар емес. Бірақ ауа құрамындағы көзге көрінбейтін сансыз көп молекулалар мен атомдар үздіксіз және ретсіз қозғала жүріп, ауадағы шаң тозаңдарын үнемі ретсіз қозғалыста болады.

Сөйтіп, ауадағы тозаңдардың ретсіз қозғалысы молекулалар мен атомдардың үздіксіз қозғалысының салдары болып табылады.

Сұйық зат бөлшектерінің де үнемі қозғалыста болатынын тәжірибе арқылы байқауға болады. Мысалы, шыны ыдыстағы тотияйын ерітіндісінің үстіне жайлап қана таза су құяйық. Сонда қоңырқай көкшіл түсті ерітінді мен мөлдір судың ара жігі айқын көрініп тұрады. Біраз күн өткеннен кейін ыдыстағы сұйықтың бір түске енгенін көреміз. Өйткені тотияйын бөлшектерін су молекулалары үздіксіз соққылап, оларды да үздіксіз әрі ретсіз қозғалуға мәжбүр етеді. Сөйтіп тотияйын бөлшектері судың барлық көлеміне тарап, араласып кеткен. Бұл тыныштықта тұрған ыдыстағы сұйық молекулаларының да үздіксіз әрі ретсіз қозғалыста болатынын дәлелдейді.

Диффузия

Диффузия

Бір заттың молекулаларының екінші заттың молекулаларының араларындағы бос орындарға өтіп таралуын диффузия (латынша жайылу, таралу) деп атайды.

Қатты денелерде де диффузия құбылысы байқалады. Түйісетін беттері мұқият тегістелген қорғасын мен алтынды бір-біріне беттестіріп, бірнеше жыл өткеннен кейін карағанда олар бір-бірімен тұтасып калған. Сөйтсе, 5 жыл ішінде бөлме температурасында түйісіп тұрған беттегі алтын мен қорғасын бөлшектері бір-біріне 1 мм тереңдікке дейін еніп кеткен.

Тұрмыста, табиғатта және адам мен жан-жануарлар әлемінде диффузияның пайдалы да, зиянды да жақтары бар. Мысалы, ауадағы оттегі суға диффузия арқылы өтетіндіктен, ондағы жануарлар дем алып, тіршілік ете алады. Нақ осы жолмен ауадағы оттегі адам терісінен өтіп, оның организмін сауықтырады. Міне, сондықтан адам денесі терісінің үнемі таза болуы денсаулыққа жақсы әсер етеді. Қоректік заттар диффузия арқылы жануарлардың қарнынан, ішегінен өтіп, қанға беріледі. Одан әрі қан тамырларының қабырғаларынан етіп, бүкіл денеге тарайды. Диффузияның зиянды жақтарына келер болсақ, ауру тарататын микробтар, әр түрлі улағыш заттар (темекі түтіні, арақ пен есірткі молекулалары) адам организміне оңай сіңіп, зор зиян келтіреді. Мысалы, адам темекіні қанша рет сорса, сонша минут оның өмірі қысқарады. Есірткі естен тандырып, арақ аздырып адамды қыршынынан қияды. Сондықтан айнала қоршаған ортаның, өз денеңнің тазалығын сақтау, зиянды әдеттен аулақ болу әркімнің қасиетті міндеті.

Диффузия құбылысынан мынадай қорытынды туады: денелерді құрайтын бөлшектер бір-бірінен белгілі бір қашықтықта орналасады және үздіксіз қозғалыста болады. Дене көлемінің үлкен бөлігін бос кеңістік алып тұрады. Тіпті, біртұтас атомныңда аса үлкен бөлігі бос кеңістік болып табылады. Атом көлеміндегі бос орынды салыстырмалы түрде көз алдына елестету үшін мына мысалды келтірейік: атомның ядросын шие көлеміндей үлкейтсек, онда осы шие - ядроны айнала қозғалатын атом электрондарының орбиталары үлкен футбол стадионындай болар еді. Ядроның кішілігі сондай, ол атом көлемінің 1/1 000 000 000 000 = 10 12 бөлігін ғана алады. Денелерді қыздырғанда диффузия жылдамырақ жүреді. Өйткені денелерді құрайтын бөлшектердің қозғалыс жылдамдығы оларды қыздыра түскен сайын арта береді.

Ауаның жылынуы мен салқындауы, мұздың еруі, судың буға айналуы, металдардың балқуы, газдардың сұйылуы — осылардың барлығы да денелердің жылулық күйінің өзгерісін білдіреді. Дененің немесе заттың жылулық күйін сипаттайтын физикалық шама температура деп аталады.

Денелердің температурасы

Денелердің температурасын термометрмен өлшейді. Температураны өлшегенде Цельсий немесе Кельвин шкалалары қолданылады. Температураның өлшем бірлігін градус деп атайды. Цельсий шкаласындағы градус (°С) деп, ал Кельвин шкаласы бойынша - (К) деп белгіленеді. Денелердің температурасы тұрмыста Цельсий шкаласында көрсетілген градуспен (°С) өрнектеледі. Ғылыми зерттеулерде көбіне Кельвин шкаласын (К) пайдаланады. Мұздың еру температурасы Цельсий шкаласында нөл градус (0°С) деп алынады. Кельвин шкаласындағы нөл градус (К) Цельсий бойынша минус градуска (-273°С) тең. Бұл гелий газының қатты күйге айналу температурасына сәйкес келеді. Будың суға, одан мұзға айналатыны сияқты, газдарда өте төмен температурада сұйық күйге, одан қатты күйге ауыса алады.

Температураға байланысты тәжірибелер

Көптеген тәжірибелер денелердің температурасы олардың құрамына кіретін молекулалардың қозғалыс жылдамдығына байланысты өзгеретінін дәлелдеді. Мысалы, қант пен тұз суық суға қарағанда ыстық суда тезірек ериді. Оның себебі: ыстық судың молекулалары салкын судың молекуласына қарағанда жылдамырақ қозғалады. Сөйтіп қант бөлшектерін ыстық су молекулалары жиі-жиі соққылап, тездетіп ерітеді. Екі металды түйістіріп, балқыта қыздырсақ, олар бірімен-бірі берік тұтасып қалады. Өйткені молекулалардың қозғалыс жылдамдығы артады да, екі металдың бөлшектерінің бір-біріне өтуі шапшаңдайды. Бұл құбылысты шеберханадағы ұсталар металдарды өңдеп, әр түрлі бұйымдар жасау үшін пайдаланады.

Тәжірибе нәтижелерін былайша корытындылаймыз: дене молекулаларының қозғалыс жылдамдығы неғұрлым үлкен болса, оның температурасы да соғұрлым жоғары болады. Міне, сондықтан температура дененің немесе заттың жылулық күйін сипаттайтын физикалық шама болып табылады.