В твердых телах

   Давление, которое производит твердое тело на поверхность опоры, может быть объяснено в понятиях вза­имодействия между молекулами двух исследуемых тел. Когда две твердые поверхности плотно соприкасаются, колебания молекул приводят к пересе­чению электронных облаков соседних молекул в области соприкосновения и возникает сила отталкивания. Чем теснее поверхности войдут в соприкос­новение, тем больше и сила оттал­кивания. Поскольку молекулы в твер­дом теле колеблются вокруг опреде­ленного среднего положения, поэтому результирующей силой, возникающей при соударениях молекул поверхности одного тела с молекулами поверхности другого, можно пренебречь. Причиной возникновения силы, которая прижи­мает тело к опоре, является сила при­тяжения его Землей.

Представим себе пробку, которая погружается под поверхность воды в сосуде (рис. 3.14).  Силами,   действующими на пробку, являются сила тяжести W и сила давления F вниз пальца плюс выталкивающая сила U₁ воды. Если пробка неподвижна, то W + F = U₁. Поскольку U₁>W, то ре­зультирующая этих двух сил, направ­ленная вверх (U₁ — W), заставит пробку ускоряться вверх, когда палец уб­ран. Постепенно пробка придет в сос­тояние покоя в частично погруженном в воду положении. Это произойдет при U₂=W, т. е. когда выталкиваю­щая сила U₂ станет равна весу пробки. Архимед исследовал закономерности плавания тел и обнаружил зависи­мость, известную как закон Архиме­да.

Определение плотности жидкости

Определите массу m₁чистого сухого сосуда при помощи весов, как показано на рисунке 2.6. Наполните измерительный цилиндр, пипетку или бюретку жидкостью, которую вы исследуете, и налейте ее (например, объемом 50 или 100 см³) в сосуд. Используя весы, определите массу m сосуда и жидкости. Подсчитайте массу m жидкости: m  = m₂— m₁, а затем плотность жидкости по формуле:

Налейте некоторое количество насыщенного (темно-голубого) раствора медного купороса в высокий лабораторный стакан. При растворении кристаллов медного купороса (соли) в воде происходит распад его на ионы Cu²⁺ и SO^2-₄ . Ионы Cu²⁺ ответственны за голубую окраску раствора. Затем осторожно с помощью пипетки налейте поверх раствора медного купороса слой воды.

Накройте стакан бумажным фильтром и не прикасайтесь к нему несколько дней. В первоначальный момент водный слой будет находиться над раствором медного купороса (рис. 1.11, а), поскольку он менее плотен. Однако со временем пограничная линия начнет довольно быстро исчезать, и через несколько дней раствор станет однородного бледно-голубого цвета (рис. 1.11, б).

Твердые тела 

Согласно молекулярно-кинетической теории вещество состоит из мель­чайших частиц (молекул, атомов или ионов), стабильность которых поддер­живают внутримолекулярные силы. В твердом теле эти силы достаточно велики для того, чтобы удержать мо­лекулы вместе, придавая этому ве­ществу его жесткую форму. Моле­кулы в твердом теле совершают не­прерывное колебательное движение около некоторого среднего положения. Они не перемещаются внутри объе­ма твердого тела. По мере повы­шения температуры амплитуда коле­баний молекул увеличивается, а вмес­те с тем возрастает число молекул, оторвавшихся от среднего положения, вокруг которого они совершали коле­бания.

Приготовьте раствор олеиновой кислоты в спирте определенной концентрации, напри­мер 1 см³кислоты в 1000 см³ раствора. Этим раствором наполните градуированную по 1 см³ пипетку и определите число капель, содер­жащееся в 1 см³этого раствора. Подсчитайте число капель в 1 см³несколько раз и выве­дите среднее число n. Таким образом, сред­нее значение объема, соответствующего од­ной капле, равно 1/n см³. Объем, занимаемый олеиновой кислотой в одной капле, составит 1/С х 1/n см³.

Наполните большой чистый сосуд почти до краев водой и слегка посыпьте ее поверхность ликоподиевым порошком. Держа пипетку не­посредственно над поверхностью воды, осто­рожно капните одну каплю раствора в центр водной поверхности. Смесь олеиновой кисло­ты и спирта понижает поверхностное натяже­ние   воды,   и   порошок   раздвинется   к   краям сосуда. Спирт испаряется, оставляя постоянное пятно кислоты площадью А см². Измерьте от­четливое пятно измерительной линейкой в двух направлениях под прямым углом. При этом  вы можете  рассматривать  эту  площадь как   квадрат   или   прямоугольник   или   же   относиться  к  ней  как к  кругу,  подсчитав  сред­ний  «радиус».  Такая  довольно  грубая  оценка площади отчетливого  пятна будет достаточна для определения порядка значения линейного размера молекул. Если данный объем V кис­лоты растекается на максимальную площадь, то толщина образовавшейся пленки будет ми­нимальной. Эта толщина и будет близка к среднему линейному размеру t молекулы кислоты.