Номер 2, страница 321 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 9. Тепловое расширение твёрдых и жидких тел. Параграф 9.1. Тепловое расширение тел - номер 2, страница 321.

Условие.

2. Объясните тепловое расширение твёрдых тел с точки зрения молекулярно-кинетической теории.

Решение.

2. Согласно молекулярно-кинетической теории, твёрдые тела состоят из частиц (атомов, ионов или молекул), которые упорядочены в пространстве, образуя кристаллическую решётку. Частицы в узлах решётки не находятся в состоянии покоя, а совершают непрерывные колебательные движения около своих положений равновесия. Температура тела является мерой средней кинетической энергии этих колебаний.

При нагревании твёрдого тела ему передаётся энергия, которая увеличивает внутреннюю энергию тела. Это приводит к увеличению средней кинетической энергии частиц, и, как следствие, они начинают колебаться с большей скоростью и большей амплитудой (размахом).

Ключевым фактором, объясняющим тепловое расширение, является несимметричность (ангармонизм) сил взаимодействия между частицами. Силы отталкивания между частицами очень быстро возрастают при их сближении на расстояние, меньшее равновесного, в то время как силы притяжения убывают гораздо медленнее при их удалении друг от друга. Из-за этой асимметрии, когда частица колеблется с возросшей амплитудой, её среднее положение за период колебания смещается наружу, то есть среднее расстояние до соседних частиц увеличивается.

Так как увеличение среднего расстояния происходит между всеми соседними частицами по всему объёму тела, это приводит к увеличению его макроскопических размеров — длины, площади и объёма. Это явление и называется тепловым расширением.

Ответ: Тепловое расширение твёрдых тел объясняется увеличением амплитуды колебаний атомов в узлах кристаллической решётки при повышении температуры. Вследствие несимметричности (ангармонизма) сил межатомного взаимодействия, увеличение амплитуды колебаний приводит к увеличению среднего расстояния между атомами, что на макроскопическом уровне проявляется как увеличение размеров тела.