Номер 4, страница 139 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Глава 5. Механические волны. Параграф 34. Примеры решения задач по теме «Интерференция и дифракция механических волн». Повторите материал главы 5 по следующему плану - номер 4, страница 139.

Условие.

4. Опишите опыты, подтверждающие основные закономерности.

Решение.

Решение 2.

Основные закономерности, о которых идет речь, — это, как правило, основные положения молекулярно-кинетической теории (мкт). Опишем опыты, подтверждающие каждое из этих положений.

1. Опыт, подтверждающий, что все вещества состоят из частиц (атомов и молекул)

Одним из наиболее наглядных доказательств дискретного (прерывистого) строения вещества является явление диффузии и растворения.
Проведение опыта: в стеклянный сосуд с водой аккуратно на дно помещают несколько кристаллов перманганата калия ($KMnO_4$), имеющего тёмно-фиолетовый цвет. вначале окрашенной будет только вода вокруг кристаллов. однако со временем, даже без перемешивания, вся вода в сосуде постепенно окрасится в равномерный фиолетовый цвет.
Объяснение: это явление объясняется тем, что кристаллическое вещество состоит из мельчайших частиц (ионов $K^+$ и $MnO_4^−$), которые, отрываясь от кристалла, начинают двигаться между частицами (молекулами) воды. постепенное распространение этих частиц по всему объему воды и приводит к окрашиванию. если бы вещество было сплошным, а не состоящим из частиц, такое проникновение одного вещества в другое было бы невозможно. современные технологии, такие как электронная и туннельно-сканирующая микроскопия, позволяют получать изображения, на которых видны отдельные атомы и молекулы, что является прямым подтверждением.

Ответ: Опыт с растворением кристалла перманганата калия в воде, в результате которого весь объем воды окрашивается, доказывает, что вещества состоят из отдельных частиц, способных проникать в промежутки между частицами другого вещества.

2. Опыт, подтверждающий, что частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом движении

Классическим опытом, доказывающим непрерывное и хаотическое движение частиц, является броуновское движение.
Проведение опыта: в 1827 году английский ботаник роберт броун, наблюдая в микроскоп за взвесью цветочной пыльцы в воде, обнаружил, что частицы пыльцы находятся в постоянном, беспорядочном движении. они двигались скачками, постоянно меняя направление.
Объяснение: движение видимых в микроскоп частиц пыльцы объясняется тем, что они со всех сторон испытывают удары невидимых молекул воды. поскольку молекулы воды движутся хаотично, число ударов с разных сторон в каждый момент времени неодинаково. в результате равнодействующая сил ударов оказывается отличной от нуля и постоянно меняется по величине и направлению, заставляя частицу пыльцы двигаться случайным образом. это движение тем интенсивнее, чем выше температура жидкости, что подтверждает связь между температурой и скоростью движения молекул (тепловое движение). явление диффузии, описанное выше, также является прямым следствием движения частиц.

Ответ: Наблюдение под микроскопом броуновского движения (беспорядочного движения взвешенных в жидкости или газе частиц) подтверждает, что молекулы жидкости или газа находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении.

3. Опыт, подтверждающий, что частицы вещества взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются)

Существование сил притяжения и отталкивания между частицами можно продемонстрировать на простых механических опытах.
Проведение опыта на притяжение: возьмем два свинцовых цилиндра с тщательно очищенными и гладко срезанными торцами. если прижать их друг к другу этими торцами и немного повернуть, они "сцепятся" так прочно, что их будет трудно разъединить. они смогут удержать на весу значительный груз.
Объяснение: когда поверхности цилиндров приводятся в достаточно тесный контакт, множество атомов с поверхности одного цилиндра оказываются на таком малом расстоянии от атомов другого, что начинают действовать силы межмолекулярного притяжения. суммарная сила притяжения оказывается достаточной для удержания цилиндров вместе. существование твердых и жидких тел само по себе является доказательством сил притяжения, так как именно они удерживают частицы вместе.
Проведение опыта на отталкивание: любая попытка сильно сжать твердое тело или жидкость встречает большое сопротивление. например, практически невозможно сжать воду в шприце, если закрыть его выходное отверстие.
Объяснение: при сжатии вещества расстояние между его частицами (молекулами, атомами) уменьшается. когда это расстояние становится очень малым (порядка размеров самих частиц), начинают преобладать силы отталкивания. именно эти силы не дают частицам "слиться" и обеспечивают телу упругость и сопротивление сжатию.

Ответ: Опыт со сцеплением свинцовых цилиндров доказывает существование сил притяжения между частицами вещества, а трудность сжатия твердых тел и жидкостей доказывает существование сил отталкивания между ними на малых расстояниях.