Teorija

Molekulārfizika ir fizikas nozare, kas pētī ķermeņa īpašību atkarību no vielas molekulārās uzbūves, molekulu mijiedarbības spēkiem un molekulu kustības (kinētikas) rakstura.
 
Mazo izmēru dēļ par atomu un molekulu pastāvēšanu (nav saskatāmi pat optiskā mikroskopā) varēja spriest netieši. Daudzus novērojumus un eksperimentus varēja izskaidrot, tikai pieņemot, ka viela sastāv no ļoti sīkām daļiņām - atomiem vai molekulām. 
 
Veidojot molekulāri kinētisko teoriju, pamatojoties uz daudzu parādību un eksperimentu analīzi, zinātnieki ir izteikuši trīs molekulāri kinētiskās teorijas (MKT) pamatpieņēmumus:
  
1. Vielas sastāv no ļoti sīkām daļiņām - atomiem un molekulām.
  
Atoms - ķīmiskā elementa sīkākā daļiņa, kurai ir visas tās īpašības.
Molekula - vielas vissīkākā daļiņa, kas saglabā visas vielas ķīmiskās īpašības.
Ja vielas molekula sastāv no viena atoma, sakām, ka viela sastāv no atomiem (dzelzs, varš, neons u.c.), bet, ja molekulā ir divi vai vairāk atomi, sakām, ka viela sastāv no molekulām (skābeklis, ūdens u.c.).
Eksperimentāli pamatojumi:
  • Cukura un sāls šķīšana siltā ūdenī. Pieberot karotīti cukura tējai, skaidri redzam, ka cukuru pieberam. Kad cukurs izšķīdis, tas vairs nav redzams. Par cukura klātbūtni tomēr liecina salda tēja. Līdzīgi ar sāli.
  • Smaržas - mūsu deguns spēj sajust daudz dažādas smaržas, bet ar acīm tās saskatīt nevaram.
 
2. Starp vielas daļiņām vienlaikus darbojas pievilkšanās un atgrūšanās spēki.
 
Eksperimentāli pamatojumi:
  • Ķermeņi saglabā savu formu - ja nebūtu pievilkšanās spēku, daļiņas izklīstu telpā,
  • ķermeņus grūti saspiest - pretī darbojas atgrūšanās spēki,
  • šķidruma pilieni, nonākot nelielā attālumā apvienojas u.c.
Piebilde: Šo spēku darbība aktuāla kļūst tikai mazos attālumos - tādos, kas salīdzināmi ar molekulu izmēriem.
 
3. Molekulas un atomi atrodas nepārtrauktā haotiskā kustībā.
 
Eksperimentāli pamatojumi:
 
a) Smaržas - lai tās sasniegtu mūsu degunu - tām jāatrodas kustībā.
 
b) Difūzija jeb vielu sajaukšanās bez ārējas iedarbības vai arī vienas vielas dažādu koncentrāciju izlīdzināšanās. Difūzija notiek jebkurā vielas stāvoklī. Visstraujāk tā norisinās gāzēs, lēnāk šķidrumos un ļoti lēni cietās vielās.
 
difusion.gif
Difūzija gāzēs
 
difuzija_skidrumaa.png
Difūzija šķidrumos
 
solids.png
Difūzija cietās vielās
 
Osmoze - īpašs difūzijas veids caur puscaurlaidīgu membrānu. Difūzija notiek tikai vienā virzienā un notiek koncentrāciju izlīdzināšanās.
 
c) Brauna kustība - zinātnieka R. Brauna novērotā parādība (šķidrumā vai gāzē iejauktu sīku vielas daļiņu nepārtraukta, haotiska kustība, piemēram, ūdenī iejauktu ziedputekšņu kustība), kuru tagad sauc par Brauna kustību. Šī kustība notiek neierobežoti ilgi un haotiski. Brauna daļiņas kustības trajektorija - lauzta līnija.
Paaugstinoties temperatūrai, vielas daļiņu kustības intensitāte pieaug, un tādēļ šo kustību nosauca par siltumkustību.
 
Brownian_motion_large.gif
 
Atsauce:
Fizika 11. klasei, P. Puķītis, Zvaigzne ABC, 2011., 6.lpp.
Fizika 11. klasei, E. Šilters, V. Reguts, A. Cābelis, Lielvārds 2006.,8.lpp.
Fizika 11. klasei, J. Krūmiņš, V. Branka, P. Puķītis, E. Tiltiņš, Zvaigzne 1992. 10. lpp.
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Brownian_motion_large.gif
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f9/Blausen_0315_Diffusion.png/640px-Blausen_0315_Diffusion.png