邁向納米技術
幾千年前，人們想知道周圍的屍體是由什麼組成的。 答案各不相同。 在古希臘，科學家認為所有物體都由不可分割的小元素組成，他們稱之為原子。 他們無法指出有多少。 幾個世紀以來，希臘人的觀點仍然只是假設。 它們在二十世紀被歸還，當時進行了估計分子和原子大小的實驗。
進行了一項具有歷史意義的實驗，使計算顆粒尺寸成為可能 英國科學家雷利勳爵。 因為它執行起來很簡單，同時又非常有說服力，讓我們試著在家裡重複一下。 然後我們將轉向另外兩個實驗，這將使我們能夠了解分子的一些特性。
顆粒大小是多少？
米。 1.一種用於將提取的汽油中的油溶液放入其中的注射器的製備方法； p——痘麗娜，
c – 注射器
讓我們嘗試透過以下實驗來回答這個問題。 距注射器 2 厘米3 拆下柱塞並用 Poxiline 密封其出口，使其完全充滿用於針插入的出口管（圖 1）。 我們等待幾分鐘，直到 Poxilina 變硬。 發生這種情況時，將約0,2公分倒入註射器中3 食用油並記錄該值。 這是油 B 的使用量。o。 用汽油填充注射器的剩餘體積。 用金屬絲混合兩種液體，直到獲得均勻的溶液，並將注射器垂直固定在任何支架上。
然後將溫水倒入盆中，深度為0,5-1厘米，用溫水，但不要太熱，這樣看不到上升的蒸氣。 我們沿著與水面相切的方向拖曳紙條幾次，以清除表面的雜散花粉。
我們將少量油和汽油的混合物放入滴管中，並用水沿著容器中心移動滴管。 輕輕按下橡皮擦，將盡可能小的一滴往水面上。 一滴石油和汽油的混合物會在水面上向各個方向廣泛擴散，並形成一層非常薄的層，其厚度在最有利的條件下等於一個顆粒直徑 - 所謂的 單分子層。 一段時間後，通常是幾分鐘，汽油就會蒸發（水溫升高會加速蒸發），表面會殘留一層單分子油（圖 2）。 所得層通常具有直徑為幾公分或更大的圓形。
米。 2.水錶面的單分子油層
m – 骨盆，c – 水，o – 油，D – 地層直徑，g – 地層厚度
（油的粒徑）
我們將手電筒的光束斜向照射水面來照亮水面。 這使得圖層邊界更加明顯。 我們可以使用緊貼水面的尺子輕鬆確定其大致直徑 D。 知道了這個直徑，我們就可以用圓面積公式計算出S層的面積：
如果我們知道油的體積 V 是多少1 假設油熔化並形成表面為S的層，那麼油分子的直徑d可以很容易地計算出來，即：
比較式（1）和式（2）並進行簡單變換，得到油粒大小的計算公式：
確定體積 V 的最簡單但不是最準確的方法1 是檢查從注射器中所含混合物的總體積中可以獲得多少滴，並將所使用的 Vo 油的體積除以該數字。 為此，我們將混合物放入移液器中並產生液滴，試圖使它們與滴到水面上時的大小相同。 我們這樣做直到整個混合物耗盡。
更準確但更費力的方法是將一滴油重複滴到水面上，以獲得單分子油層並測量其直徑。 當然，在製作每一層之前，必須將之前用過的水和油從盆中倒出，並重新註入乾淨的水和油。 根據所得的測量值計算算術平均值。
將所得的值代入公式（3），不要忘記轉換單位並以米（m）和V表示表達式1 單位為立方米 (m3）。 我們得到以米為單位的顆粒尺寸。 此尺寸取決於所使用的油的類型。 由於所做的簡化假設，結果可能是錯誤的，特別是該層不是單分子的且液滴尺寸並不總是相同。 很容易看出，該層缺乏單分子性導致d值被高估。典型的油顆粒尺寸在10以內-8-10-9 米10號區-9 m 被稱為 奈米 並且經常用於快速發展的領域，稱為 奈米科技.
「消失」的液體體積
米。 3.測試液體收縮率的容器設計；
g – 透明塑膠管，p – 聚氧乙烯，l – 尺子，
t——透明膠帶
以下的兩個實驗將使我們得出結論：不同物體的分子有不同的形狀和大小。 首先，切兩根透明塑膠管，內徑均為 1-2 厘米，長度為 30 厘米。每根管子都用幾塊膠帶粘在與尺子相對的單獨尺子的邊緣上。規模（圖3）。 用木塞堵住軟管的下端。 用膠水軟管將兩個標尺固定在垂直位置。 將足夠的水倒入一根軟管中，形成大約軟管長度一半的柱子，例如 14 公分。將等量的乙醇倒入第二根試管中。
現在讓我們問，兩種液體混合物的柱高是多少？ 讓我們嘗試透過實驗來回答這些問題。 將酒精倒入水管中，立即測量液體的上層高度。 我們在軟管上用防水標記標記此水平。 然後用金屬絲混合兩種液體並再次檢查液位。 我們注意到什麼？ 事實證明，這個水平已經下降了，即混合物的體積小於用於生產它的成分的體積總和。 這種現象稱為液體體積收縮。 體積減少通常是百分之幾個百分點。
型號說明
為了解釋壓縮效果，我們將進行一個模型實驗。 本實驗中的酒精分子將由豌豆粒代表，水分子將由罌粟籽代表。 將約 0,4 m 高的粗粒豌豆倒入第一個狹窄的透明容器（例如高罐子）中。將罌粟籽倒入第二個相同高度的容器中（照片 1a）。 然後，我們將罌粟籽倒入裝有豌豆的容器中，並使用尺測量穀物頂部所達到的高度。 我們用記號筆或藥劑師橡皮在容器上標示此水平（照片 1b）。 關閉容器並搖動幾次。 我們將它們垂直放置，並檢查穀物混合物的上層現在達到的高度。 事實證明，它比混合之前要低（照片 1c）。
實驗表明，混合後，小罌粟籽填充了豌豆之間的空隙，導致混合物佔據的總體積減少。 當水與酒精和其他一些液體混合時，也會發生類似的情況。 它們的分子有各種大小和形狀。 結果，較小的顆粒填充了較大顆粒之間的間隙，並且液體的體積減少。
照片 1. 研究壓縮模型的下一個階段：
a) 豆類和罌粟籽放在不同的容器中，
b) 脫落後的穀物，c) 混合後穀物體積的減少
現代後果
今天，眾所周知，我們周圍的所有物體都由分子組成，而分子又由原子組成。 分子和原子都處於不斷的隨機運動，其速度取決於溫度。 借助現代顯微鏡，尤其是掃描穿隧顯微鏡（STM），可以觀察單一原子。 還有一些方法使用原子力顯微鏡（AFM），這使得精確移動單個原子並將它們組合成稱為「原子力顯微鏡」的系統成為可能。 奈米結構。 壓縮效果也具有實際意義。 在選擇獲得所需體積的混合物所需的某些液體的量時，我們必須考慮到這一點。 您必須考慮到這一點，包括。 在伏特加酒的生產中，眾所周知，伏特加酒主要是乙醇（酒精）和水的混合物，因為所得飲料的體積將小於成分體積的總和。
