Номер 13, страница 228 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 28. Температура и средняя кинетическая энергия молекул - номер 13, страница 228.

Условие.

13. Молекулы, из которых состоит окружающий нас воздух, движутся со скоростями артиллерийских снарядов. При этом они непрестанно сталкиваются с кожей вашего лица и рук. Объясните: почему вы не ощущаете ударов этих быстрых молекул? Или вы их всё-таки в какой-то форме ощущаете?

Решение.

Почему вы не ощущаете ударов этих быстрых молекул?

Мы не ощущаем удары отдельных молекул воздуха по нескольким ключевым причинам. Во-первых, масса каждой молекулы (например, азота или кислорода) чрезвычайно мала, порядка $10^{-26}$ кг. Даже при высокой скорости, сопоставимой со скоростью снаряда, импульс ($p=mv$) и кинетическая энергия ($E_k = \frac{1}{2}mv^2$) отдельной молекулы ничтожны. Сила такого единичного удара слишком слаба, чтобы ее могли зарегистрировать рецепторы нашей кожи. Во-вторых, на нашу кожу ежесекундно воздействует огромное количество молекул, движущихся хаотично и сталкивающихся с поверхностью со всех возможных направлений. В результате этого бесчисленное множество микроскопических ударов усредняется, создавая постоянное, равномерное воздействие, а не серию отдельных толчков. Наши органы чувств не способны различить эти индивидуальные события и воспринимают только их суммарный, усредненный эффект.

Ответ: Мы не ощущаем удары отдельных молекул из-за их ничтожно малой массы и того, что наши органы чувств воспринимают не единичные столкновения, а усредненный результат огромного числа хаотичных ударов.

Или вы их всё-таки в какой-то форме ощущаете?

Да, мы постоянно ощущаем совокупное, коллективное действие этих молекулярных ударов, но в виде других физических явлений.
1. Атмосферное давление. Суммарная сила, с которой молекулы воздуха давят на единицу поверхности нашего тела в результате своих непрерывных столкновений, — это и есть атмосферное давление. Мы его не замечаем, так как оно действует на нас со всех сторон и уравновешено внутренним давлением нашего организма.
2. Температура. Средняя кинетическая энергия хаотичного движения молекул определяет температуру воздуха. Когда молекулы с высокой энергией (горячий воздух) сталкиваются с нашей кожей, они передают ей часть своей энергии, и мы ощущаем тепло. И наоборот, при контакте с более медленными молекулами (холодный воздух) наша кожа отдает им энергию, что мы воспринимаем как холод.
3. Ветер. Когда возникает направленное движение воздуха (ветер), мы ощущаем его как явное давление. В этом случае к хаотическому движению молекул добавляется их упорядоченное перемещение, из-за чего число ударов с наветренной стороны становится значительно больше, чем с подветренной, создавая ощутимую силу.

Ответ: Да, мы ощущаем совокупное действие ударов молекул в виде атмосферного давления, температуры и ветра.