Механічна модель хаотичного руху молекул газу
Обладнання: 1) прилад для демонстрації моделі хаотичного руху молекул газу, 2) проекційний апарат із пристосуванням для горизонтального проектування, 3) кінопроектор, 4) кінокільцівка «Броунівський рух».
Мал. 2. Прилад для демонстрації моделі броунівського руху:
1 - металева рама, 2 - сталева плоска пружина, 3 - ударний механізм з зубчаткою, ударником і ручкою; 4-скоба для кріплення приладу на проекційному апараті.
Прилад (мал. 2) встановлюють на проекційному апараті, підготовленому для горизонтального проектування. Над приладом закріплюють об'єктив з плоским дзеркалом або зворотною призмою (мал. 3). Проектують прилад, домагаючись різкості зображення сталевих кульок або гумової пробки. Пояснюють учням будову приладу, який моделює хаотичний рух молекул газу, звертаючи увагу на основні деталі: кільце з плоскої пружини, ударний механізм, сталеві кульки, що зображують молекули, і невелику гумову пробку - частку з більшою масою, ніж кульки. Щоб пружина була добре видна на екрані, на неї злегка натискають з боку ударника всередину, до центру кільця. Корисно також порушити пружину простим клацанням від руки і показати, як відскакують від неї окремі кульки.
Потім обертають ручку ударного механізму, і учні чують характерний звук від ударника. Одночасно з цим вони бачать на екрані, як під впливом швидкого хаотичного руху кульок, що імітує рух молекул, здійснює безладний рух пробка. Вона переміщується внаслідок одночасного бомбардування кількома кульками. Приблизна картина одного з моментів, які спостерігаються на екрані, представлена на малюнку 4.
В
ерхнє
скло приладу виймається, що дає можливість
змінювати число кульок і брати пробку
різної величини.
Після досліду треба показати учням кінокільцівку «Броунівський рух», в якій це явище демонструється в такому вигляді, як воно спостерігається в мікроскопі. Перед кільцівкою слід коротко ознайомити учнів з приготуванням рідкого препарату для спостереження під мікроскопом.
Мал.3 Установка приладу
н
а
проекційному
апараті
Мал. 4 Картина, яка спостерігається
на екрані під час демонстрації
моделі хаотичного руху молекул газу.
Якщо такої кінокільцівки в школі немає, то можна скористатися другим фрагментом з кінофільму «Молекули і молекулярний рух». Слід показати першу половину фрагмента, де представлено знятий методом макрозйомки броунівський рух частинок фарби у воді. Приводять пояснення причини хаотичного руху частинок. Зосереджують увагу на одній частинці, відзначають її положення через кожні 30 с і показують траєкторію руху.
Прилипання скляної пластинки до води
Обладнання: 1) штатив універсальний, 2) чутлива пружина або тонкий гумовий шнур, 3) скляна пластинка з гачком посередині, 4) два кристалізатора з водою і гасом.
Круглу скляну пластинку з гачком посередині підвішують на тонкій пружині, чутливій до малих навантажень (або на тонкому гумовому шнурі), і закріплюють в штативі (мал. 5).
Мал. 5 Демонстрація сили зчеплення скляної пластинки з рідиною.
Проробляючи дослід, під пластинку підносять знизу кристалізатор з водою і стежать за тим, щоб його стінки не торкалися пластинки, а вода змочувала всю її нижню поверхню. Між склом і водою виникає молекулярне зчеплення, для подолання якого потрібно деяке зусилля, що і потрібно продемонструвати.
Повільно опускають кристалізатор і спостерігають, як пластинка тримається на поверхні води при значному розтягуванні пружини (гумового шнура). Помічають найбільше розтягнення, при якому пластинка, змочена водою, відривається від води.
Повторюють дослід, але з іншою рідиною. Ретельно витирають шліфувальним папером пластинку і підносять до неї кристалізатор з гасом. На око добре помітно, що тепер розтягнення тієї ж пружини (шнура) значно менше, ніж у першому досліді.
Відповідна для такого досліду пружина має довжину 8-10 см, діаметр близько 10 мм і навивається з латунного дроту діаметром 0,5 мм або сталевого дроту діаметром 0,3 мм. Пластинка береться від поширеного приладу для демонстрації тиску рідини знизу вгору, де вона служить відпадаючим дном.