Номер 1, страница 198 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Обсудить в классе. Параграф 59. Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел. Глава 8. Основы молекулярно-кинетической теории - номер 1, страница 198.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Механическая модель взаимодействия молекул представляет собой два шарика, соединенных пружиной. В этой модели шарики играют роль молекул, а пружина — сил межмолекулярного взаимодействия. Расстояние между шариками соответствует расстоянию между молекулами.

Изменение расстояния и наблюдение за силой взаимодействия

Проанализируем поведение этой модели при изменении расстояния между шариками.

1. Положение равновесия. Когда пружина не деформирована (не растянута и не сжата), расстояние между шариками является равновесным. Обозначим его $r_0$. В этом состоянии пружина не оказывает никакого силового воздействия на шарики, то есть сила взаимодействия равна нулю. Это соответствует положению устойчивого равновесия молекул в веществе.

2. Растяжение пружины (увеличение расстояния). Если мы начнем растаскивать шарики в стороны, увеличивая расстояние между ними так, что оно станет больше равновесного ($r > r_0$), пружина растянется. Согласно закону Гука, возникнет сила упругости, стремящаяся вернуть шарики в исходное положение. Эта сила будет являться силой притяжения. Чем больше мы растягиваем пружину, тем сильнее становится притяжение. Это явление моделирует силы межмолекулярного притяжения, которые удерживают молекулы вещества вместе.

3. Сжатие пружины (уменьшение расстояния). Если мы начнем сближать шарики, уменьшая расстояние между ними так, что оно станет меньше равновесного ($r < r_0$), пружина сожмется. В сжатой пружине также возникнет сила упругости, но теперь она будет направлена в противоположные стороны от центра, стремясь оттолкнуть шарики друг от друга. Это сила отталкивания. Чем сильнее мы сжимаем пружину, тем больше становится сила отталкивания. Это моделирует силы межмолекулярного отталкивания, которые возникают при сильном сближении молекул (например, при попытке сжать твердое тело или жидкость).

Ответ: При увеличении расстояния между шариками (молекулами) по сравнению с равновесным возникает сила притяжения. При уменьшении расстояния возникает сила отталкивания. В положении равновесия, когда расстояние между шариками равно длине недеформированной пружины, сила взаимодействия равна нулю.

Выводы

Данная механическая модель позволяет сделать следующие выводы о природе сил взаимодействия между молекулами:

Во-первых, между молекулами любого вещества одновременно действуют силы притяжения и силы отталкивания.

Во-вторых, результат их действия (притяжение или отталкивание) зависит от расстояния между молекулами. Существует такое расстояние $r_0$, которое называется равновесным, на котором силы притяжения и отталкивания полностью уравновешивают друг друга.

В-третьих, на расстояниях, больших равновесного ($r > r_0$), преобладают силы притяжения.

В-четвертых, на расстояниях, меньших равновесного ($r < r_0$), преобладают силы отталкивания. Важно отметить, что реальные силы отталкивания нарастают при сближении молекул гораздо резче, чем силы притяжения при их удалении. Модель с простой пружиной является упрощением, но она верно передает основной характер зависимости сил от расстояния.

Ответ: Механическая модель "шарики на пружине" наглядно демонстрирует, что межмолекулярные силы имеют двойственную природу. Они проявляются как притяжение на расстояниях больше равновесного и как отталкивание на расстояниях меньше равновесного, а на некотором равновесном расстоянии эти силы скомпенсированы.