 |
Наблюдения и опыты, подтверждающие атомно– молекулярное строение вещества
|
|
|
|
Диагностическое применение ультразвука в медицине (УЗИ)
Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с рентгеновскими лучами и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза.
Терапевтическое применение ультразвука в медицине
Помимо широкого использования в диагностических целях, ультразвук применяется в медицине как лечебное средство.
Ультразвук обладает действием:
· противовоспалительным, рассасывающим
· анальгезирующим, спазмолитическим
· кавитационным усилением проницаемости кожи
· Резка металла с помощью ультразвука
· На обычных металлорежущих станках нельзя просверлить в металлической детали узкое отверстие сложной формы, например в виде пятиконечной звезды. С помощью ультразвука это возможно, магнитострикционный вибратор может просверлить отверстие любой формы. Ультразвуковое долото вполне заменяет фрезерный станок. При этом такое долото намного проще фрезерного станка и обрабатывать им металлические детали дешевле и быстрее, чем фрезерным станком.
· Ультразвуком можно даже делать винтовую нарезку в металлических деталях, в стекле, в рубине, в алмазе. Обычно резьба сначала делается в мягком металле, а потом уже деталь подвергают закалке. На ультразвуковом станке резьбу можно делать в уже закалённом металле и в самых твёрдых сплавах. То же и со штампами. Обычно штамп закаляют уже после его тщательной отделки. На ультразвуковом станке сложнейшую обработку производит абразив (наждак, корундовый порошок) в поле ультразвуковой волны. Беспрерывно колеблясь в поле ультразвука, частицы твёрдого порошка врезаются в обрабатываемый сплав и вырезают отверстие такой же формы, как и у долота.
|
|
|
· Приготовление смесей с помощью ультразвука
· Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей (гомогенизации). Еще в 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несмешивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и подвергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть мелкая взвесь масла в воде. Подобные эмульсии играют большую роль в современной промышленности, это: лаки, краски, фармацевтические изделия, косметика.
· Применение ультразвука в биологии
· Способность ультразвука разрывать оболочки клеток нашла применение в биологических исследованиях, например, при необходимости отделить клетку от ферментов. Ультразвук используется также для разрушения таких внутриклеточных структур, как митохондрии и хлоропласты с целью изучения взаимосвязи между их структурой и функциями. Другое применение ультразвука в биологии связано с его способностью вызывать мутации. Исследования, проведённые в Оксфорде, показали, что ультразвук даже малой интенсивности может повредить молекулу ДНК. Искусственное целенаправленное создание мутаций играет большую роль в селекции растений. Главное преимущество ультразвука перед другими мутагенами (рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи) заключается в том, что с ним чрезвычайно легко работать.
· Применение ультразвука для очистки
· Основная статья: Ультразвуковая очистка
· Применение ультразвука для механической очистки основано на возникновении под его воздействием в жидкости различных нелинейных эффектов. К ним относится кавитация,акустические течения, звуковое давление. Основную роль играет кавитация. Её пузырьки, возникая и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия. Используемый для этих целей ультразвук имеет низкую частоты и повышенную мощность.
|
|
|
· В лабораторных и производственных условиях для мытья мелких деталей и посуды применяются ультразвуковые ванны заполоненные растворителем (вода, спирт и т. п.). Иногда с их помощью от частиц земли моют даже корнеплоды (картофель, морковь, свекла и др.).
· В быту, для стирки текстильных изделий, используют специальные, излучающие ультразвук устройства, помещаемые в отдельную ёмкость.
· Применение ультразвука в эхолокации
· В рыбной промышленности применяют ультразвуковую эхолокацию для обнаружения косяков рыб. Ультразвуковые волны отражаются от косяков рыб и приходят в приёмник ультразвука раньше, чем ультразвуковая волна, отразившаяся от дна.
· В автомобилях применяются ультразвуковые парктроники.
· Применение ультразвука в расходометрии
· Для контроля расхода и учёта воды и теплоносителя с 1960-х годов в промышленности применяются ультразвуковые расходомеры.
· Применение ультразвука в дефектоскопии
· Ультразвук хорошо распространяется в некоторых материалах, что позволяет использовать его для ультразвуковой дефектоскопии изделий из этих материалов. В последнее время получает развитие направление ультразвуковой микроскопии, позволяющее исследовать подповерхностный слой материала с хорошей разрешающей способностью.
· Ультразвуковая сварка
· Ультразвуковая сварка — сварка давлением, осуществляемая при воздействии ультразвуковых колебаний. Такой вид сварки применяется для соединения деталей, нагрев которых затруднён, при соединении разнородных металлов, металлов с прочными окисными плёнками (алюминий, нержавеющие стали, магнитопроводы из пермаллоя и т. п.), при производстве интегральных микросхем.
· Применение ультразвука в гальванотехнике
· Ультразвук применяют для интенсификации гальванических процессов и улучшения качества покрытий, получаемых электрохимическим способом.
· Доказательством первого положения являются законы постоянных и кратных отношений, а также непосредственное наблюдение этих частиц в электронный микроскоп.
|
|
|
Наблюдения и опыты, подтверждающие атомно– молекулярное строение вещества
Доказательством второго положения являются диффузия и броуновское движение.
Диффузия – это явление самопроизвольного проникновения молекул соприкасающихся веществ в межмолекулярное пространство друг друга. Диффузия происходит и в твёрдых телах, и в жидкостях, и в газах. А значит, молекулы вещества в любом агрегатном состоянии находятся в движении. Чем выше температура, тем больше скорость диффузии.
Примеры диффузии: распространение запаха, смешивание воды и спирта, налитых в один сосуд и т.д.
Броуновское движение – это явление хаотичного движения макроскопических мелких частиц, взвешенных в жидкости или газе, под действием нескомпенсированных ударов молекул жидкости или газа.
Макроскопическими называют тела, состоящие из огромного количества микроскопических частиц (атомов, молекул).
Пример броуновского движения – пылинка в воздухе, совершающая непрерывные и хаотичные движения под действием ударов молекул воздуха.
Можно сказать, что, броуновское движение – это косвенное доказательство движения молекул.
Броун наблюдал в микроскоп движения частиц краски, находящихся в воде, под действием нескомпенсированных ударов молекул воды.
Доказательством третьего положения является то, что, несмотря на движение молекул, существуют твёрдые и жидкие тела. Значит, существует сила притяжения молекул. Но между молекулами есть промежутки, т.е. молекулы не «слипаются». Следовательно, кроме сил притяжения есть и силы отталкивания.
Силы упругости при деформации твёрдых тел также являются доказательством существования сил притяжения и отталкивания между молекулами (между центрами молекул)
Масса и Размер млекул
Моле́кула (новолат. molecula, уменьшительное от лат. moles — масса[1]) — электрически нейтральная частица, образованная из двух или более связанных ковалентными связями атомов, наименьшая частица химического вещества. В физике к молекулам причисляют также одноатомные молекулы, то есть свободные (химически не связанные) атомы (например, инертных газов, ртути и т. п.). Причисление к молекулам одноатомных молекул, то есть свободных атомов, например одноатомных газов, приводит к совмещению понятий «молекула» и «атом». Совмещение понятий «молекула» и «атом» идёт вразрез с атомно-молекулярным учением, по которому молекула образуется из атомов. В химии принято считать, что из одного атома молекула образоваться не может. Обычно подразумевается, что молекулы нейтральны (не несут электрических зарядов) и не несут неспаренных электронов (все валентности насыщены); заряженные молекулы называют ионами, молекулы с мультиплетностью, отличной от единицы (то есть с неспаренными электронами и ненасыщенными валентностями) — радикалами.
|
|
|
Молекулы относительно высокой молекулярной массы, состоящие из повторяющихся низкомолекулярных фрагментов, называются макромолекулами.
С точки зрения квантовой механики молекула представляет собой систему не из атомов, а из электронов и атомных ядер, взаимодействующих между собой.
Особенности строения молекул определяют физические свойства вещества, состоящего из этих молекул.
К веществам, сохраняющим молекулярную структуру в твердом состоянии, относятся, например, вода, оксид углерода (IV), многие органические вещества. Они характеризуются низкими температурами плавления и кипения. Большинство же твердых (кристаллических) неорганических веществ состоят не из молекул, а из других частиц (ионов, атомов) и существуют в виде макротел (кристалл хлорида натрия, кусок меди и т. д.).
Состав молекул сложных веществ выражается при помощи химических формул.
Многие опыты показывают, что размер молекулы очень мал. Линейный размер молекулы или атома можно найти различными способами. Например, с помощью электронного микроскопа, получены фотографии некоторых крупных молекул, а с помощью ионного проектора (ионного микроскопа) можно не только изучить строение кристаллов, но определить расстояние между отдельными атомами в молекуле.
Используя достижения современной экспериментальной техники, удалось определить линейные размеры простых атомов и молекул, которые составляют около 10-8 см. Линейные размеры сложных атомов и молекул намного больше. Например, размер молекулы белка составляет 43*10-8см.
Для характеристики атомов используют представление об атомных радиусах, которые дают возможность приближённо оценить межатомные расстояния в молекулах, жидкостях или твёрдых телах, так как атомы по своим размерам не имеют чётких границ. То есть атомный радиус – это сфера, в которой заключена основная часть электронной плотности атома (не менее 90…95%).
Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.
|
|
|
