Ознакомление с содержанием раздела "Молекулярная физика" в базовой и профильной школе. Выполнение демонстрационных опытов "Механическая модель броуновского (хаотического, теплового) движения молекул", "Диффузия газов и жидкостей", страница 3

Опыт показывают с использованием универсального проекционного аппарата с оптической скамьей в горизонтальной проекции.

Примечание : правила работы с оптической скамьей см. в [5], с. 55 - 59. При отсутствии в школьном кабинете физики модели броуновского движения можно показать учащимся к/фрагмент «Броуновское движение» из кинофильма «Молекулы и молекулярное движение» или кинозарисовку «Броуновское движение».

Опыт № 2

 Диффузия газов и жидкостей.

1.  Диффузия аммиака.

          Оборудование: стеклянный сосуд, раствор фенолфталеина, фильтрованная бумага, нашатырный спирт.

          В растворе фенолфталеина, предварительно взболтав его, смачивают полоску белой фильтрованной бумаги шириной 3-4 см. Бумаги приклеивают на внутреннюю стенку стеклянного  сосуда. Затем смачивают кусочек ваты нашатырным спиртом и, подвесив его к крышке, помещают внутри сосуда. Полоска бумаги при диффузии аммиака будет постепенно окрашиваться в розовато – малиновый цвет сверху вниз.

2.  Диффузия раствора медного купороса и воды.

 Оборудование: высокий стеклянный цилиндр, раствор медного купороса, дисциллированная вода, стеклянная трубка с воронкой.

          Диффузию жидкостей демонстрируют, используя цилиндр с ненасыщенным раствором медного купороса внизу и дистиллированной водой сверху.

          Для этого наливают сначала в цилиндр воду, опускают до дна стеклянную трубку с воронкой и через нее медленно наливают раствор медного купороса. Перед тем, как аккуратно вынуть трубку, надо в нее влить немного воды, чтобы вытеснить раствор медного купороса и устранить возможность смешения жидкостей.

Опыт № 3

 Конвекция в жидкостях и газах.

Оборудование: 1) прибор для демонстрации конвекции в жидко­сти, 2) штатив универсальный, 3) спиртовка, 4) кристаллики марганцовокис­лого калия, 5) экран настольный, 6) вертушка или змейка на острие, 7) осве­титель для теневой проекции, 8) ящик-подставка, 9) лист картона 25х15 см.

1. Прибор представляет собой стек­лянную трубку диаметром 25 мм с открытыми концами, изо­гнутую в виде буквы U. Несколько ниже открытых концов оба колена трубки соеди­нены между собой перемычкой — трубкой такого же сечения. К прибору прилагают­ся две сетчатые ложечки с проволочными ручками разной длины; концы ручек за­гнуты крючком, чтобы их можно было ве­шать на края трубки.

Перед опытом прибор укрепляют в вер­тикальном положении, как это показано на рисунке. Сзади трубки располагают белый экран, на фоне которого лучше вид­ны

    конвекционные токи.

Наливают в прибор холодную воду, за­полняя ею всю верхнюю горизонтальную трубку. Затем на сетчатое дно каждой ложечки кладут небольшой кусочек краски, например кристал­лики марганцовокислого калия. Ложечки с красителем опус­кают в оба колена прибора и подвешивают их за края трубки так, чтобы ручки не мешали наблюдению конвекционных токов. На этом заканчивается подготовка установки.

Для демонстрации конвекции под прибор подставляют спир­товку: ее пламя должно охватывать угол прибора под одной из ложечек и по возможности не касаться нижней горизонтальной части трубки.

В подогреваемой таким образом воде возникают конвекци­онные токи, поэтому у обеих ложечек одновременно появятся резко окрашенные струйки воды. От ложечки, расположенной над нагревателем, окрашенная струйка будет подниматься вверх, а от другой — такая же струйка пойдет вниз. Явление будет отчетливо наблюдаться до слияния двух окрашенных струек.

В этом опыте следует обратить внимание учащихся на на­правление конвекционных потоков и на одновременность их возникновения в любом сечении трубки.

2. Конвекцию в воздухе можно обнаружить с помощью лег­кой самодельной вертушки, посаженной на острие и располо­женной над пламенем спиртовки (рис. 4) или над включенной в сеть электрической плиткой. Высота, на которой следует по­местить вертушку для получения максимального эффекта, под­бирается экспериментально.

Обращают внимание учащихся, что вращение здесь вызы­вается потоками нагретого воздуха, который поднимается                  над горящей спиртовкой или плиткой, образуя конвекцию.