Часть 4. Экспериментальное задание (мысленный эксперимент) Задание 5. Используя учебник, ответьте на вопросы: 1. Найдите в учебнике описание опыта Штерна по определению скоростей молекул. Кратко опишите его суть и выводы. 2. Предложите свой способ оценки размеров молекул, например, с помощью масляной пленки на воде. Опишите порядок действий и формулы для расчета. 3. Объясните, почему броуновское движение является экспериментальным доказательством существования молекул и их хаотического движения.

Часть 4. Экспериментальное задание (мысленный эксперимент)

Задание 5. Используя учебник, ответьте на вопросы:

1. Опыт Штерна — это эксперимент, который позволил определить скорость молекул пара. Суть опыта заключалась в следующем: молекулы серебра испарялись из печи и попадали в вакуумную камеру. Затем они проходили через щель в медленно вращающемся цилиндре. За счет вращения цилиндра, молекулы, двигаясь с разной скоростью, оседали на стенках цилиндра в разных точках. Измеряя расстояние, на которое сместилось пятно осевших молекул, и зная скорость вращения цилиндра, можно было рассчитать скорость молекул.
   Выводы: Опыт Штерна подтвердил, что молекулы движутся с разными скоростями, и позволил экспериментально определить среднюю скорость молекул.
2. Оценка размеров молекул по масляной пленке на воде:
   1. На поверхность чистой воды в кювете пустить несколько капель масла.
   2. Масло растечется по поверхности воды, образуя очень тонкую пленку. Под действием поверхностного натяжения молекулы масла будут растягиваться в один слой.
   3. Измерить площадь \( S \) масляной пленки.
   4. Зная объем \( V \) пролитого масла и его плотность \( \rho \), можно найти массу масла \( m = \rho V \).
   5. Зная массу и среднюю молярную массу масла \( M \), можно найти количество вещества \( \nu = \frac{m}{M} \), а затем число молекул \( N = \nu N_A \).
   6. Разделив объем масла на число молекул, получим примерный объем одной молекулы: \( V_{молекулы} = \frac{V}{N} \).
   7. Принимая молекулу за шарик, ее диаметр \( d \) можно оценить из формулы \( V_{молекулы} = \frac{\pi d^3}{6} \), откуда \( d = \sqrt[3]{\frac{6 V_{молекулы}}{\pi}} \).
3. Броуновское движение как доказательство существования молекул и их хаотического движения:
   Броуновское движение наблюдается для микроскопических частиц, взвешенных в жидкости или газе. Эти частицы находятся в постоянном беспорядочном движении, которое вызвано ударами невидимых молекул окружающей среды. Если бы молекул не существовало, или они не находились бы в постоянном тепловом движении, то и броуновское движение было бы невозможно. Наблюдаемое хаотическое движение броуновских частиц является прямым видимым проявлением невидимого хаотического движения молекул. Это движение подтверждает, что вещество состоит из дискретных частиц (молекул), которые находятся в непрерывном тепловом движении.