Номер 1, страница 12 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

1. В одном из учебников, изданном в 1885 г., можно прочитать: «Твёрдый атом… живёт в виде невероятной, но всё ещё неопровергнутой гипотезы… Однако несравненно правдоподобнее теория, по которой материя… непрерывна, то есть не состоит из частиц с промежутками». Какие аргументы вы можете привести автору этих строк, чтобы доказать существование мельчайших частиц вещества?

Автору учебника 1885 года, сомневающемуся в существовании атомов и склоняющемуся к теории непрерывности материи, можно было бы привести следующие аргументы, основанные на уже известных в то время научных фактах, а также упомянуть более поздние открытия, которые окончательно подтвердили дискретную природу вещества.

1. Аргументы из химии (Законы стехиометрии)

К концу XIX века были хорошо известны фундаментальные законы химии, которые очень трудно объяснить, считая материю непрерывной:

• Закон постоянства состава (Ж. Пруст, 1799 г.): любое чистое химическое соединение, независимо от способа его получения, состоит из одних и тех же химических элементов в постоянном массовом соотношении. Это легко объясняется, если вещество состоит из одинаковых молекул, каждая из которых содержит фиксированное число атомов (например, молекула воды $H_2O$).
• Закон кратных отношений (Дж. Дальтон, 1803 г.): если два элемента образуют между собой несколько соединений, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого, относятся как небольшие целые числа. Например, в оксиде углерода(II) ($CO$) и оксиде углерода(IV) ($CO_2$) массы кислорода, приходящиеся на одну и ту же массу углерода, относятся как 1:2. Это является прямым следствием того, что атомы соединяются в целочисленных комбинациях.

2. Аргументы из физики (Молекулярно-кинетическая теория)

Ряд физических явлений наглядно демонстрируют дискретность вещества и хаотичное движение его частиц:

• Диффузия: самопроизвольное взаимное проникновение веществ (например, распространение запаха в воздухе) доказывает, что между частицами вещества существуют промежутки, и они находятся в непрерывном движении.
• Броуновское движение: хаотичное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе (открыто Р. Броуном в 1827 г.). Оно объясняется непрерывными и беспорядочными ударами молекул окружающей среды по частице, что является прямым свидетельством существования и движения молекул.
• Сжимаемость газов: возможность значительно уменьшить объём газа свидетельствует о наличии больших промежутков между его частицами.

3. Аргументы из электрохимии (Законы электролиза)

Исследования М. Фарадея (1830-е гг.) показали, что количество вещества, выделившегося при электролизе, пропорционально количеству прошедшего электричества. Это привело к идее о существовании элементарных частиц вещества (ионов) и элементарного электрического заряда.

4. Современные (появившиеся после 1885 г.) доказательства

В качестве окончательного подтверждения можно упомянуть открытия, которые последовали позже:

• Теоретическое объяснение броуновского движения А. Эйнштейном (1905 г.) и его экспериментальная проверка Ж. Перреном.
• Рентгеноструктурный анализ (с 1912 г.), позволивший определить точное расположение атомов в кристаллах.
• Прямое наблюдение и манипулирование отдельными атомами с помощью сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопов (с 1980-х гг.).

Ответ:

Для доказательства существования мельчайших частиц вещества автору можно привести следующие аргументы:

1. Химические законы постоянства состава и кратных отношений, которые объясняются только тем, что вещества состоят из дискретных атомов, соединяющихся в молекулы в целочисленных соотношениях (например, $H_2O$, $CO$, $CO_2$).
2. Явление диффузии, которое доказывает наличие промежутков между частицами вещества и их непрерывное движение.
3. Броуновское движение — хаотичное движение микрочастиц в жидкости или газе, являющееся прямым следствием ударов по ним со стороны молекул среды.
4. Сжимаемость газов, указывающая на наличие пустого пространства между частицами.
5. Законы электролиза, которые свидетельствуют о существовании ионов — заряженных атомов, переносящих элементарные порции электрического заряда.

Эти явления и законы, известные уже в XIX веке, находят простое и логичное объяснение только в рамках атомно-молекулярной теории и не могут быть объяснены теорией непрерывной материи. Более поздние открытия стали окончательным подтверждением этой теории.