Номер 7, страница 74, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 2. Строение вещества. Параграф 19. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 7, страница 74.

Условие.

• Сварка и склейка материалов с позиций молекулярного строения вещества.

Решение.

Сварка и склейка являются методами неразъемного соединения материалов, которые, несмотря на различие в технологиях, основаны на одном и том же фундаментальном принципе молекулярной физики: возникновении сил межмолекулярного притяжения. Чтобы два твердых тела соединились, необходимо сблизить их контактирующие поверхности на расстояние, сопоставимое с размерами самих молекул. Только на таких малых расстояниях ($10^{-10}$ м) силы притяжения становятся достаточно сильными, чтобы удержать тела вместе. В обычных условиях этому мешают микроскопические неровности поверхностей и всегда присутствующий между ними слой воздуха и других примесей. Сварка и склейка представляют собой два различных способа преодоления этого барьера.

Сварка

Сварка — это процесс получения неразъемного соединения посредством установления межатомных и межмолекулярных связей между свариваемыми частями при их местном или общем нагреве, пластическом деформировании или совместном действии того и другого.

С точки зрения молекулярного строения вещества, при наиболее распространенной сварке плавлением происходят следующие процессы:

1. Нагрев и плавление. Края соединяемых деталей нагреваются до температуры плавления. При этом резко возрастает кинетическая энергия атомов (или молекул) в кристаллической решетке. Колебания атомов становятся настолько интенсивными, что упорядоченная структура решетки разрушается, и вещество переходит в жидкое, аморфное состояние.
2. Взаимная диффузия. В жидком состоянии атомы и молекулы обладают высокой подвижностью. Начинается интенсивный процесс диффузии — хаотичного теплового движения, приводящего к взаимному проникновению частиц одного тела в другое. Молекулы с поверхности одной детали свободно перемешиваются с молекулами другой в общей сварочной ванне.
3. Охлаждение и кристаллизация. По мере остывания расплава кинетическая энергия частиц уменьшается. Силы межмолекулярного притяжения вновь становятся преобладающими, и частицы, ранее принадлежавшие разным деталям, выстраиваются в общую, единую кристаллическую решетку.

В результате на месте стыка образуется монолитный сварной шов, в котором атомы бывших отдельных деталей связаны прочными межмолекулярными силами, обеспечивая соединение, зачастую не уступающее по прочности основному материалу.

Ответ: Сварка основана на локальном плавлении соединяемых поверхностей, что приводит к интенсификации теплового движения молекул и их взаимной диффузии. При последующем остывании и кристаллизации молекулы разных деталей образуют единую структуру, связанную силами межмолекулярного притяжения.

Склейка

Склейка — это процесс соединения материалов с помощью клея, вещества, способного связывать (склеивать) материалы за счет адгезии и когезии. Этот метод позволяет обойти проблему неровностей поверхностей, используя жидкое промежуточное звено.

Молекулярный механизм склейки включает следующие этапы:

1. Смачивание. Жидкий клей наносится на соединяемые поверхности. Благодаря явлению смачивания, клей растекается и заполняет все микроскопические поры, трещины и неровности, вытесняя оттуда воздух. Это обеспечивает максимальную площадь контакта между молекулами клея и молекулами поверхности.
2. Адгезия. После заполнения неровностей молекулы клея оказываются на очень близком расстоянии от молекул соединяемых материалов. Между ними возникают силы межмолекулярного притяжения. Это явление прилипания разнородных тел называется адгезией.
3. Отверждение и когезия. Далее клей переходит из жидкого состояния в твердое (за счет испарения растворителя, полимеризации или охлаждения). В процессе отверждения усиливаются силы притяжения между собственными молекулами клея. Прочность самого клеевого слоя определяется этим явлением — когезией.

Таким образом, прочное соединение достигается за счет двух факторов: адгезии (притяжения клея к поверхностям) и когезии (внутренней прочности самого клея). Затвердевший клеевой слой образует прочную прослойку, которая удерживает детали вместе.

Ответ: Склейка основана на использовании жидкого клея, который заполняет микронеровности поверхностей и обеспечивает сближение своих молекул с молекулами материалов на расстояние действия сил притяжения (адгезия). Последующее отверждение клея формирует прочный слой за счет сил притяжения между его собственными молекулами (когезия), который и скрепляет детали.