Одним из видов энергии в природе является внутренняя тепловая энергия. Природа этой энергии изучается в рамках теории, которая называется молекулярно-кинетической (МКТ). Познакомимся с основными положениями молекулярно-кинетической теории.
Вначале была популярна идея об особом «тепловом флюиде», флогистоне или теплороде, который содержится в горючих веществах и высвобождается при горении. Флогистон рассматривался как одна из составляющих вещества. Составлялись специальные таблицы, описывающие движение флогистона. То, что масса вещества при горении увеличивается, приписывалось отрицательной массе флогистона.
Однако результаты исследований Г. Кавендиша, А. Лавуазье, М. Ломоносова полностью опровергли теорию флогистона и положили начало молекулярной теории тепла. Согласно М. Ломоносову, все вещества состоят из мельчайших частиц-молекул, а тепло — это вращательное движение этих частиц.
В конце концов, в результате исследований строения вещества основные положения молекулярно-кинетической теории приняли современный вид. Эти положения гласят:
- вещество состоит из мельчайших частиц-молекул;
- молекулы находятся в хаотическом движении;
- тепловые явления — это результат взаимодействия молекул.
Доказательства положений МКТ
Первоначально опытные обоснования утверждений МКТ были косвенными. Например, конечность растекания масла по поверхности воды говорит о том, что можно оценить размер молекул, зная объем капли масла и площадь максимального растекания.
Диффузные явления (самопроизвольное смешивание газов и жидкостей) также можно объяснить лишь тем, что частицы вещества находятся в постоянном движении, и это движение связано с температурой, поскольку диффузия при увеличении температуры ускоряется.
Наконец, был открыт закон постоянных отношений Д. Дальтона, который говорит, что отношения масс элементов, участвующих в химических реакциях, всегда имеют целые значения. Его также можно объяснить, только если предположить, что вещества состоят из молекул, каждая из которых имеет строго определенное количество атомов элементов.
Но прямое доказательство положений МКТ было получено в 1827 г. английским ботаником Р. Броуном. Он наблюдал под микроскопом взвесь пыльцы растений и обнаружил, что частицы находятся в постоянном хаотическом движении, зависящем от температуры.
Броуновское движение доказывает сразу все три положения МКТ. Движение броуновских частиц возможно, только если предположить, что они окружены мельчайшими частицами жидкости, которые способны двигаться и взаимодействовать, передавая механический импульс броуновским частицам и друг другу. При этом, поскольку интенсивность броуновского движения увеличивается с температурой, то скорость молекул также зависит от температуры, и ее можно оценить, используя специальные формулы.
Что мы узнали?
Основные положения молекулярно-кинетической теории гласят: все вещества состоит из мельчайших частиц-молекул, которые находятся в постоянном хаотичном движении и при этом взаимодействуют друг с другом. Все тепловые явления — это результат такого взаимодействия. Главным доказательством этого является броуновское движение.
