1
เข้าสู่โลกจุลภาค: รากฐานของทฤษฎีการเคลื่อนที่ของโมเลกุล
PHYS1003S-PEP-CNLesson 1
00:00

ลองนึกภาพว่า หากเราลดขนาดโลกให้เล็กลงเท่ากับแอปเปิ้ลหนึ่งลูก แล้วลูกบอลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 1 ซม. ถูกย่อขนาดตามอัตราเดียวกัน ก็จะมีขนาดใกล้เคียงกับขนาดของโมเลกุล ยินดีต้อนรับสู่โลกจุลภาคที่นี่ สสารไม่ใช่รูปแบบต่อเนื่องเหมือนแผ่นเหล็กแข็ง แต่เป็นภาพที่ชัดเจนและมีชีวิตชีวา ประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กจำนวนมหาศาล

1. ปริมาณมหาศาลและความเล็กน้อย: ค่าคงที่อาโวการ์โด

เพื่อเชื่อมโยงมวลในระดับใหญ่ (มหภาค) กับจำนวนอนุภาคในระดับเล็ก (จุลภาค) เราได้กำหนด阿伏加德罗常数 $N_A = 6.02 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}$ตัวเลขขนาดใหญ่ทางดาราศาสตร์นี้หมายความว่า 1 โมลของสารใดๆ จะมีจำนวนอนุภาคเท่ากันเสมอ ความเป็นไปได้ของ “ปริมาณมหาศาล” นี้เองที่ทำให้อนุภาคขนาดเล็กมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ $10^{-10} \text{ m}$) สร้างสรรค์โลกในระดับที่ตาเปล่าเห็นได้

น้ำ (50 มล.)+แอลกอฮอล์ (50 มล.)คาดการณ์ 100 มล.ของเหลวผสม < 100 มล.จุลภาค: โมเลกุลเล็กเติมช่องว่างใหญ่

2. ช่องว่างระหว่างโมเลกุลและการเคลื่อนที่อย่างไม่มีจุดหมาย

สสารไม่ได้มีการบรรจุอย่างแน่นหนา ยกตัวอย่างเช่น เมื่อนำน้ำ 50 มล. และแอลกอฮอล์ 50 มล. ผสมกัน ปริมาตรรวมจะน้อยกว่า 100 มล. ซึ่งบ่งชี้อย่างชัดเจนว่ามีช่องว่างระหว่างโมเลกุลของของเหลวและปรากฏการณ์การแพร่กระจายเช่น การที่ซอสถั่วเหลืองซึมเข้าไปในไข่ขาว ยิ่งชี้ให้เห็นว่า โมเลกุลไม่เคยหยุดนิ่ง แต่เคลื่อนที่อย่างไม่มีจุดหมายอย่างต่อเนื่อง ข้ามผ่านขอบเขตและแทรกซึมเข้าไปในกันและกัน