Номер 11, страница 246 - гдз по физике 10 класс учебник часть 1 Генденштейн, Дик

Молекулярная физика и термодинамика. Глава 5. Молекулярная физика. Параграф 30. Состояния вещества - номер 11, страница 246.

Условие.

11. Объясните, что «заставляет» атомы в кристаллах располагаться упорядоченно.

Решение.

Решение

Атомы в кристаллах располагаются упорядоченно из-за фундаментального физического принципа: любая система стремится занять состояние с наименьшей возможной потенциальной энергией. Между атомами (или ионами, молекулами) в веществе существуют силы взаимодействия.

Эти силы имеют двойственную природу:

1. Силы притяжения, которые действуют на относительно больших расстояниях и стремятся сблизить частицы.
2. Силы отталкивания, которые становятся значительными на очень малых расстояниях (при сближении электронных оболочек и ядер) и препятствуют "слипанию" частиц.

Для каждой пары частиц существует определённое равновесное расстояние, на котором эти две противоположные силы уравновешивают друг друга. В этом положении потенциальная энергия их взаимодействия минимальна. Когда множество атомов объединяется в твердое тело в процессе кристаллизации, они располагаются таким образом, чтобы общая потенциальная энергия всей системы была минимальной. Такое энергетически выгодное состояние достигается именно тогда, когда атомы образуют правильную, периодически повторяющуюся в пространстве структуру — кристаллическую решетку. Каждый атом занимает своё место в узле решетки, где он находится в равновесии под действием сил со стороны всех своих соседей. Таким образом, именно баланс межмолекулярных сил притяжения и отталкивания "заставляет" атомы формировать упорядоченную структуру.

Ответ: Атомы в кристаллах располагаются упорядоченно, потому что такое расположение соответствует состоянию с минимальной потенциальной энергией системы. Это состояние достигается за счет баланса сил притяжения и отталкивания между частицами, в результате чего они занимают строго определенные положения равновесия, образуя кристаллическую решетку.