Về định luật dao động điều hòa

30

Có nhiều cách để định nghĩa chúng. Vật lý 9 nói về hai trong số đó. Người ta sử dụng đặc tính của một số (rất ít) chất lỏng để phát triển dưới dạng màng dày một phân tử. Trong một trường hợp khác, kích thước hạt được xác định bằng một thiết bị phức tạp - máy chiếu quán trọ.

Tuy nhiên, có một cách rất đơn giản, mặc dù không phải là cách chính xác nhất để tính bán kính của phân tử (hoặc nguyên tử). Nó dựa trên thực tế là các phân tử của một chất khi ở trạng thái rắn hoặc lỏng có thể được coi là liền kề nhau. Trong trường hợp này, để ước tính sơ bộ, chúng ta có thể giả sử rằng thể tích $V$ của khối lượng neotoric $m$ của chất chỉ đơn giản bằng tổng thể tích của các phân tử chứa trong nó. Sau đó, chúng ta lấy thể tích của một phân tử bằng cách chia thể tích $V$ cho số phân tử $N$.

Số lượng phân tử trong một vật thể có khối lượng $m$ như đã biết, bằng $N_A m/M$, trong đó $M$ là khối lượng mol của chất và $N_A$ là số Avogadro. Do đó thể tích $V_0$ của một phân tử được xác định từ đẳng thức

$$V_0 = \frac{V}{N} = \frac{VM}{mN_A}.$$

Biểu thức này bao gồm tỷ lệ thể tích của một chất với khối lượng của nó. Mối quan hệ nghịch đảo $m/V = \rho$ là mật độ của chất, vì vậy

$$V_0 = \frac{M}{\rho N_A}.$$

Mật độ của hầu hết mọi chất có thể được tìm thấy trong các bảng mà mọi người đều có thể truy cập được. Khối lượng mol rất dễ xác định nếu biết công thức hóa học của một chất.

Thể tích của một phân tử, nếu chúng ta coi nó là một quả bóng, sẽ bằng $\frac{4}{3} \pi r^3$, trong đó $r$ là bán kính của quả bóng. Đó là lý do tại sao

$$\frac{4}{3} \pi r^3 = \frac{M}{\rho N_A},$$

từ đó ta thu được biểu thức tính bán kính của phân tử:

$$r = \sqrt[3]{\frac{3M}{4\pi\rho N_A}} = \sqrt[3]{\frac{3}{4\pi N_A}} \sqrt[3]{\frac{M}{\rho}}.$$

Căn đầu tiên trong hai căn này có độ lớn không đổi bằng $\approx 7,4 \cdot 10^{-9} \text{ м}^2/\text{м}$, do đó công thức của $r$ trở thành

$$r \approx 7,4 \cdot 10^{-9} \sqrt[3]{\frac{M}{\rho}} (\text{м}).$$

Ví dụ: bán kính của một phân tử nước được tính theo công thức này là $r_b \approx 1,9 \cdot 10^{-10} \text{ м}$.

Phương pháp được mô tả để xác định bán kính của các phân tử không thể chính xác chỉ vì các quả bóng không thể được đặt sao cho không có khoảng trống giữa chúng, ngay cả khi chúng tiếp xúc với nhau. Ngoài ra, với việc “đóng gói” các phân tử của quả bóng như vậy, chuyển động của phân tử là không thể. Tuy nhiên, việc tính toán kích thước phân tử sử dụng công thức nêu trên cho kết quả gần như trùng khớp với kết quả của các phương pháp khác, có độ chính xác cao hơn một cách không kém.

Về định luật dao động điều hòa

Bất kỳ vật (điểm) nào cũng có thể thực hiện chuyển động dao động nếu nó chịu tác dụng của một lực đàn hồi, ví dụ như lực đàn hồi của một lò xo (hoặc một lực “tương tự” với lực đàn hồi).

Rút ra định luật chuyển động, tức là sự phụ thuộc của tọa độ vào