Номер 3, страница 37 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 2. Основы молекулярно-кинетической теории. Параграф 2.4. Силы взаимодействия молекул - номер 3, страница 37.

Условие.

3. Поясните по графику (см. рис. 2.10) зависимость проекции силы взаимодействия молекул от расстояния между их центрами.

Решение.

Сила взаимодействия между двумя молекулами является результатом одновременного действия сил притяжения и сил отталкивания. Зависимость проекции этой результирующей силы $F_r$ на ось, соединяющую центры молекул, от расстояния $\text{r}$ между их центрами имеет сложный характер. График этой зависимости, как правило, демонстрирует следующие особенности:

1. На больших расстояниях. Когда расстояние $\text{r}$ между молекулами значительно превышает их размеры, преобладают силы притяжения. Проекция силы на ось, направленную от одной молекулы к другой, отрицательна ($F_r < 0$). Это означает, что молекулы притягиваются друг к другу. С увеличением расстояния $\text{r}$ сила притяжения быстро убывает по модулю и стремится к нулю. На графике эта часть кривой находится ниже оси абсцисс и асимптотически приближается к ней.

2. На равновесном расстоянии. Существует определённое расстояние $r_0$, называемое равновесным, при котором силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. В этой точке результирующая сила взаимодействия равна нулю ($F_r = 0$). Это соответствует положению устойчивого равновесия молекул. На графике кривая пересекает ось абсцисс в точке $r = r_0$.

3. На малых расстояниях. Когда молекулы сближаются на расстояние, меньшее равновесного ($r < r_0$), начинают доминировать силы отталкивания, обусловленные взаимным отталкиванием электронных оболочек и ядер. Проекция силы $F_r$ становится положительной ($F_r > 0$). Сила отталкивания очень резко возрастает при дальнейшем уменьшении расстояния между молекулами. На графике эта часть кривой находится выше оси абсцисс и очень круто уходит вверх при приближении $\text{r}$ к нулю.

Таким образом, сила взаимодействия между молекулами меняет свой характер в зависимости от расстояния: отталкивание на малых расстояниях сменяется притяжением на больших, а на равновесном расстоянии сила равна нулю.

Ответ: Зависимость проекции силы взаимодействия молекул от расстояния между их центрами нелинейна. На больших расстояниях ($r > r_0$) преобладают силы притяжения, которые убывают с увеличением расстояния. На равновесном расстоянии ($r = r_0$) силы притяжения и отталкивания скомпенсированы, и результирующая сила равна нулю. На малых расстояниях ($r < r_0$) преобладают силы отталкивания, которые очень быстро возрастают при сближении молекул.