Номер 2, страница 199 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Буховцев

Вопросы к параграфу. Параграф 59. Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твёрдых тел. Глава 8. Основы молекулярно-кинетической теории - номер 2, страница 199.

Условие.

Решение.

Решение 3.

Утверждение о том, что газ способен к неограниченному расширению, справедливо в отсутствие внешних сил или в объеме, не ограниченном стенками. Однако атмосфера Земли находится в мощном гравитационном поле планеты. Существование атмосферы объясняется балансом двух противодействующих явлений:

1. Стремление газа к расширению. Молекулы газов, составляющих атмосферу (в основном азот $N_2$ и кислород $O_2$), находятся в непрерывном и хаотическом тепловом движении. Эта кинетическая энергия заставляет их постоянно двигаться и разлетаться, стремясь занять как можно больший объем.

2. Гравитационное притяжение Земли. Земля, как массивное тело, создает вокруг себя гравитационное поле, которое притягивает к ней все объекты, включая каждую отдельную молекулу газа в атмосфере. Эта сила направлена к центру планеты и удерживает газовую оболочку, не давая ей рассеяться в космическом пространстве.

Для того чтобы молекула газа смогла преодолеть земное притяжение и навсегда покинуть атмосферу, ее скорость должна превысить так называемую вторую космическую скорость (или скорость убегания). Для планеты Земля эта скорость очень велика и составляет примерно $v_e \approx 11.2$ км/с.

Скорости большинства молекул в земной атмосфере значительно ниже этого значения. Например, средняя квадратичная скорость молекул азота при нормальных условиях составляет около $500$ м/с, что более чем в 20 раз меньше скорости убегания. Лишь ничтожно малая часть молекул, в основном самые легкие (водород, гелий) в верхних слоях атмосферы (экзосфере), может случайно приобрести достаточную скорость и покинуть планету. Этот процесс называется атмосферной диссипацией, но он протекает очень медленно.

Таким образом, гравитационное поле Земли действует как невидимый "сосуд", который удерживает атмосферу, не позволяя ей расшириться до бесконечности.

Ответ: Атмосфера у Земли существует благодаря тому, что сила гравитационного притяжения планеты удерживает молекулы газов у своей поверхности, противодействуя их естественному стремлению к неограниченному расширению из-за теплового движения.