Номер 8, 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 8, страница 246.

Условие.

8. Объясните, почему свойства всех газов очень сходны, а свойства жидкостей и твёрдых тел столь различны.

Решение.

8. Сходство и различие свойств веществ в разных агрегатных состояниях объясняются особенностями их молекулярного строения, а именно характером движения частиц (атомов, молекул) и силами взаимодействия между ними.

В газах среднее расстояние между молекулами во много раз превышает размеры самих молекул. Из-за этого силы межмолекулярного притяжения и отталкивания очень слабы и проявляются только в моменты коротких столкновений. Потенциальная энергия взаимодействия молекул пренебрежимо мала по сравнению с их кинетической энергией хаотического теплового движения. В результате индивидуальные свойства молекул (их размер, форма, масса) оказывают незначительное влияние на макроскопические свойства газа в целом. Поведение любого газа с хорошей точностью описывается универсальными газовыми законами, например, уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона): $pV = \frac{m}{M}RT$. Это означает, что при одинаковых условиях (давлении и температуре) все газы ведут себя практически одинаково, отсюда и сходство их свойств (сжимаемость, способность занимать весь предоставленный объём, низкая плотность и т.д.).

В жидкостях и твёрдых телах (так называемых конденсированных средах) частицы расположены очень близко друг к другу, на расстояниях, сопоставимых с их собственными размерами. При таком расположении силы межмолекулярного взаимодействия становятся очень значительными и играют определяющую роль. Потенциальная энергия взаимодействия частиц сравнима с их кинетической энергией.

• В твёрдых телах частицы жёстко связаны друг с другом, образуя в большинстве случаев упорядоченную структуру — кристаллическую решётку. Они могут лишь совершать колебания около положений равновесия. Свойства твёрдого тела (прочность, твёрдость, температура плавления, электропроводность) напрямую зависят от типа этой кристаллической решётки и от природы и силы связей между частицами, которые уникальны для каждого вещества.
• В жидкостях частицы также находятся близко и сильно взаимодействуют, но не так жёстко, как в твёрдых телах. Они могут перемещаться друг относительно друга, что обусловливает текучесть. Однако такие свойства, как плотность, вязкость, поверхностное натяжение, температура кипения, напрямую определяются силой и характером межмолекулярного притяжения (например, водородными связями в воде или силами Ван-дер-Ваальса в углеводородах).

Поскольку в жидкостях и твёрдых телах свойства определяются уникальными для каждого вещества силами взаимодействия и расположением частиц, то и сами свойства этих веществ столь разнообразны.

Ответ: Свойства газов очень сходны, так как расстояние между их молекулами велико, а силы взаимодействия малы, поэтому их поведение определяется общими законами хаотического движения частиц, а не индивидуальными особенностями молекул. Свойства жидкостей и твёрдых тел, напротив, сильно различаются, поскольку в них частицы находятся близко друг к другу, и определяющую роль играют сильные межмолекулярные взаимодействия и специфическая внутренняя структура, которые уникальны для каждого конкретного вещества.