Номер 3, страница 5, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Молекулярная физика и термодинамика. Глава V. Молекулярная физика. Параграф 25. Строение вещества - номер 3, страница 5.

Условие.

°3. Опыты показывают, что диффузия происходит в газах, жидкостях и даже твёрдых телах. Как вы думаете: где диффузия происходит быстрее всего, а где — медленнее всего? Обоснуйте свой ответ.

Решение 2.

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, который основан на непрерывном и хаотичном тепловом движении частиц (атомов, молекул). Скорость этого процесса напрямую зависит от агрегатного состояния вещества, а именно от характера движения частиц, расстояний между ними и сил взаимодействия.

Где диффузия происходит быстрее всего

Быстрее всего диффузия происходит в газах. Это объясняется следующими причинами:

1. Большие расстояния между частицами: молекулы в газах находятся на значительном удалении друг от друга, что оставляет много свободного пространства для перемещения.

2. Высокая скорость движения: при комнатной температуре молекулы газов движутся с очень большими скоростями (сотни метров в секунду).

3. Слабое межмолекулярное взаимодействие: силы притяжения между молекулами газа пренебрежимо малы, поэтому они почти не мешают движению друг друга.

Совокупность этих факторов приводит к тому, что частицы одного газа могут свободно и быстро проникать в объём, занятый другим газом. Яркий пример — мгновенное распространение запаха духов или дыма по комнате.

Где диффузия происходит медленнее всего

Медленнее всего диффузия протекает в твёрдых телах. Это обусловлено их строением:

1. Плотная упаковка частиц: атомы или молекулы в твёрдых телах (особенно в кристаллических) расположены вплотную друг к другу и образуют упорядоченную структуру — кристаллическую решётку.

2. Ограниченное движение: частицы не могут свободно перемещаться, а лишь совершают колебательные движения около своих фиксированных положений в узлах решётки.

Диффузия в твёрдом теле возможна только тогда, когда частица получает достаточную энергию, чтобы покинуть своё место и переместиться в соседнее вакантное (дефект решётки). Это очень редкое и энергозатратное событие, поэтому процесс диффузии в твёрдых телах чрезвычайно медленный и может занимать годы и даже столетия. Заметным он становится лишь при высоких температурах.

В жидкостях диффузия занимает промежуточное положение. Она протекает медленнее, чем в газах, поскольку молекулы жидкости расположены близко друг к другу, и их движение затруднено частыми столкновениями. Однако она происходит значительно быстрее, чем в твёрдых телах, так как молекулы жидкости не закреплены в строгом порядке и обладают подвижностью, позволяющей им перемещаться по всему объёму.

Ответ: Быстрее всего диффузия происходит в газах, а медленнее всего — в твёрдых телах. Обоснование заключается в различиях подвижности частиц и расстояний между ними в разных агрегатных состояниях: максимальная свобода движения и большие расстояния между частицами в газах способствуют быстрой диффузии, в то время как фиксированное положение и плотная упаковка частиц в твёрдых телах её сильно замедляют. Жидкости по скорости диффузии занимают промежуточное положение.