Исследовательский проект по физике. Размер молекулы

Исследовательский проект по физике

 Размер молекулы

Ерохина Яна

МБОУ СОШ №3 г. Усмани

Липецкой области

8 класс

Данная работа представляет собой учебный исследовательский проект по определению диаметра молекулы подсолнечного масла, выполненный ученицей восьмого класса.  Размер молекулы находится как толщина пятна, в которое растекается подсолнечное масло по поверхности воды.  

    В этом учебном году я начала изучать физику. Я узнала, что тела, которые нас окружают, состоят из мельчайших частиц – молекул. Молекула в современном понимании – это наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами. Самая маленькая молекула – одноатомная молекула гелия, имеет размер около 0,2 нм. Размер молекулы воды, состоящей из двух атомов водорода и одного атома кислорода, - около 0,3 нм. В одной чайной ложке воды содержится примерно столько же молекул воды, сколько чайных ложек воды содержится в мировом океане. Значит, чтобы пересчитать молекулы воды в чайной ложке, понадобилось бы столько же времени, сколько нужно для того, чтобы вычерпать чайной ложкой мировой океан! Меня заинтересовало, каковы размеры молекул. Из-за очень малых размеров молекулы нельзя увидеть невооруженным глазом или с помощью обыкновенного микроскопа. Мне захотелось самостоятельно измерить диаметр молекулы подсолнечного масла.

    Я предположила, что если капля масла перестанет растекаться по поверхности, то толщина образовавшегося пятна равна диаметру молекулы.

    Сначала я  нашла объем капли подсолнечного масла. Для этого я накапала 100 капель  масла в измерительный  цилиндр, измерила его объем, затем  поделила на количество капель масла, то есть на 100. Таким образом,  объем капли получился равным  2*10-8м3.

    После того как объем капли стал известен, из того же капилляра капнула одну каплю на поверхность воды, которая налита в широкий сосуд.

          После того как пятно перестало расширяться, с помощью линейки я измерила его диаметр и перевел в метры. Диаметр пятна получился равным D = 12 мм = 12*10-3м.

    После этого я рассчитала площадь пятна по формуле  S=D2 π/4. Площадь пятна получилась равной 2,8*10-3м2.  Затем объем капли поделила на площадь пятна, на которое она растеклась d =V/S. Диаметр получился равным 7*10-6 м  - это и есть диаметр одной молекулы масла, поскольку считается, что капля растекается по воде до тех пор, пока толщина масляной пленки не станет равной одной молекуле.

Я предположила, что диаметр молекулы масла может зависеть от температуры и провела такие же измерения диаметра пятна масла при разных температурах. Результаты представлены в таблице и виде графика:

   Оказалось, что диаметр молекулы соответствует диаметру первого опыта. Значит, диаметр молекулы не зависит от температуры вещества.

Итак, в результате проделанных опытов и измерений  диаметр молекулы подсолнечного масла оказался равным 7*10-6м  независимо от температуры вещества.

      Я сравнила полученный результат с диаметром молекулы оливкового масла в учебник по физике Г.Я. Мякишева.  Там диаметр молекулы равен 1,7*10-7 см.  Мой результат оказался больше известного значения примерно в 40 раз. Думаю,  что я выбрала не совсем подходящий  метод, так как в нем капля масла растеклась по поверхности жидкости слоем неравномерной толщины, то есть приняла форму линзы, у которой толщина в середине больше чем по краям. Я предполагаю, это можно объяснить явлением поверхностного натяжения жидкости, а оно в данном методе не учитывалось.

   К сожалению, данный метод не позволил мне получить точный результат, поэтому,  я собираюсь продолжить измерять размер молекулы.  Я изучу явление поверхностного натяжения и проведу более точные измерения.

Литература:

1. Г.Я.Мякишев, Б.Б. Буховцев. Физика. 10 класс. - М., Просвещение 2005.

Научный руководитель: учитель высшей категории МБОУ СОШ №3 г. Усмани Липецкой области Ивакина Елена Васильевна.