Номер 2, страница 148 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. Что такое ближний порядок в расположении молекул?

1. Каковы особенности жидкого состояния вещества?

Жидкое состояние вещества является промежуточным между твердым и газообразным. Оно обладает рядом уникальных особенностей, отличающих его от других агрегатных состояний.

Во-первых, жидкости сохраняют свой объем, но не имеют собственной формы. Они принимают форму того сосуда, в котором находятся. Это связано с тем, что молекулы в жидкости расположены достаточно плотно, и силы межмолекулярного притяжения не дают им разлететься, но при этом их подвижность позволяет им легко перемещаться друг относительно друга.

Во-вторых, характерной чертой является подвижность молекул. Молекулы жидкости совершают непрерывное хаотическое движение. Они колеблются около временных положений равновесия, но, в отличие от твердых тел, могут совершать "перескоки" в соседние положения. Это сочетание колебательного и поступательного движения.

В-третьих, для жидкостей характерен ближний порядок в расположении молекул. Это означает, что вокруг каждой молекулы ее ближайшие соседи располагаются упорядоченно, но этот порядок быстро исчезает с увеличением расстояния. Дальний порядок, свойственный кристаллам, в жидкостях отсутствует.

В-четвертых, ключевым макроскопическим свойством является текучесть. Способность течь под действием внешних сил — прямое следствие подвижности молекул.

Наконец, жидкости обладают поверхностным натяжением — явлением, возникающим на границе жидкости с другой средой (газом или другой жидкостью), из-за которого поверхностный слой стремится сократить свою площадь.

Ответ: Основные особенности жидкого состояния вещества — это сохранение объема при отсутствии постоянной формы, текучесть, наличие ближнего порядка (и отсутствие дальнего) в расположении молекул, а также существование поверхностного натяжения. Это обусловлено тем, что молекулы жидкости подвижны, но силы взаимодействия удерживают их на близких расстояниях друг от друга.

2. Что такое ближний порядок в расположении молекул?

Ближний порядок — это упорядоченность во взаимном расположении частиц (атомов, молекул), которая сохраняется только на небольших расстояниях, соизмеримых с размерами самих частиц, и быстро исчезает по мере удаления от произвольно выбранной частицы.

Для наглядности можно провести сравнение с другими агрегатными состояниями:

• В кристаллических твердых телах существует дальний порядок: частицы образуют строгую, периодически повторяющуюся в пространстве структуру (кристаллическую решетку). Зная положение одной частицы, можно точно предсказать положение любой другой, как бы далеко она ни находилась.
• В газах порядок практически полностью отсутствует. Частицы движутся хаотично и находятся на больших расстояниях друг от друга, их взаимное расположение случайно.

Жидкости занимают промежуточное положение. Если мы выберем любую молекулу в жидкости, то ее ближайшие соседи будут располагаться вокруг нее не как попало, а на определенных, наиболее вероятных расстояниях, образуя временную и неидеальную структуру, напоминающую структуру кристалла. Однако эта упорядоченность распространяется лишь на 1-2 слоя соседних молекул. Уже на расстоянии нескольких молекулярных диаметров корреляция в положении частиц полностью теряется. Именно этот тип локальной, быстро затухающей упорядоченности и называется ближним порядком.

Ответ: Ближний порядок — это наличие упорядоченности в расположении молекул только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул. Он означает, что каждая молекула окружена соседями, расположенными относительно нее более или менее упорядоченно, но этот порядок не распространяется на большие расстояния, в отличие от дальнего порядка в кристаллах.

3. Чем объясняется свойство текучести жидкостей?

Текучесть — это способность вещества деформироваться (течь) под действием внешних сил, принимая форму сосуда. Это свойство является одним из фундаментальных для жидкого состояния и объясняется особенностями движения молекул.

В отличие от твердых тел, где атомы или молекулы жестко зафиксированы в узлах кристаллической решетки и могут лишь совершать колебания около своих положений равновесия, в жидкостях молекулы обладают значительно большей свободой.

Движение молекул в жидкости носит так называемый "скачкообразный" характер. Каждая молекула в течение очень короткого времени (время "оседлой жизни", около $10^{-11}$ с) колеблется в своеобразной потенциальной яме, созданной ее ближайшими соседями. Однако из-за теплового движения она периодически приобретает энергию, достаточную для преодоления потенциального барьера, и "перескакивает" в соседнее свободное место ("дырку"). Эти скачки происходят непрерывно и хаотично во всех направлениях.

Когда на жидкость не действуют внешние силы, эти скачки в среднем равновероятны во всех направлениях, и макроскопического перемещения вещества не происходит. Однако под действием даже очень слабой внешней силы (например, силы тяжести при наклоне сосуда) эти хаотичные скачки молекул приобретают некоторую упорядоченность: перемещения в направлении действия силы становятся чуть более вероятными, чем в противоположном. Накопление огромного числа таких элементарных, преимущественно направленных перемещений отдельных молекул и воспринимается нами как макроскопическое явление — течение жидкости.

Ответ: Свойство текучести жидкостей объясняется подвижностью их молекул. Молекулы не привязаны к постоянным положениям, а могут совершать скачкообразные перемещения относительно друг друга. Под действием внешней силы эти случайные перемещения приобретают преимущественное направление, что на макроуровне проявляется как течение.