Как Рэлей вычислил число Авогадро?

В 1890 году лорд Рэлей опубликовал «Измерения количества масла, необходимого для проверки движения камфоры в воде», в котором он оценил размер молекул масла, но фактически не использовал эту оценку для расчета числа Авогадро.

Его эксперимент состоял в покрытии бассейна водой (площадь поверхности ~$0.6\ m^2$) с максимально тонким слоем оливкового масла, чтобы толщина слоя составляла всего одну молекулу. Помещение кусочков натурального древесного воска, называемого камфорой, в воду позволило ему точно определить, когда он добавил достаточное количество масла, потому что кусочки камфоры сильно трясутся только при растворении при контакте с водой. Взвешивая нефть и зная ее плотность, он мог рассчитать объем нефти, а зная площадь поверхности залежи, он мог рассчитать высоту слоя мономолекулярной нефти примерно на$1\ \text{nm}$.

Чтобы перейти от высоты молекулы масла к числу Авогадро, вам придется сделать предположение. Например: молекула масла представляет собой куб, поэтому объем одной молекулы будет$1\ \text{nm}^3$. Разделив измеренный объем масла на$1\ \text{nm}^3$даст количество молекул масла в измеренной массе масла. Это значение в молекулах масла на грамм масла следует сравнить с числом Авогадро, деленным на известную молекулярную массу олеиновой кислоты (основной компонент оливкового масла):

$$\frac{6.02\ \times 10^{23}\ \text{molecules}}{1\ \text{mol}}\times\frac{\text{1 mol of oil}}{282\ \text{g}} =\ \frac{2.1\ \times 10^{22}\ \text{molecules of oil}}{1\ \text{gram}}$$

Вы обнаружите, что использование предположения о кубе молекулы масла и данных Рэлея очень близко подведет вас к общепринятому значению числа Авогадро!