Номер 11, страница 114, часть 1 - гдз по физике 7 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Движение, взаимодействие, масса. Параграф 30. Лабораторные и исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 11, страница 114.

Условие.

• Плотность вещества в различных агрегатных состояниях.

Решение.

Плотность вещества в различных агрегатных состояниях.

Плотность – это физическая величина, равная отношению массы вещества $\text{m}$ к занимаемому им объёму $\text{V}$. Она определяется формулой: $\rho = \frac{m}{V}$. Плотность одного и того же вещества существенно различается в зависимости от его агрегатного состояния (твердого, жидкого или газообразного). Это происходит потому, что при переходе из одного состояния в другое изменяется взаимное расположение частиц вещества (атомов или молекул), что приводит к изменению объёма при неизменной массе.

Твердое состояние: В твердых телах частицы упакованы очень плотно и, как правило, образуют упорядоченную структуру, называемую кристаллической решеткой. Силы межмолекулярного взаимодействия удерживают частицы на фиксированных позициях, позволяя им совершать лишь небольшие колебания. Из-за такой плотной упаковки твердые тела обычно имеют самую высокую плотность по сравнению с другими состояниями.

Жидкое состояние: При переходе из твердого состояния в жидкое (плавлении) вещество поглощает энергию, что позволяет частицам преодолеть жесткие связи кристаллической решетки. Частицы в жидкости все еще находятся близко друг к другу, но уже могут свободно перемещаться. Это приводит к небольшому увеличению среднего расстояния между ними и, как следствие, к увеличению объёма. Поэтому для большинства веществ плотность в жидком состоянии немного меньше, чем в твердом.
Важным исключением является вода. Плотность льда (твердое состояние) меньше плотности жидкой воды. Это объясняется особенностями водородных связей, которые в кристалле льда формируют ажурную структуру с большими пустотами. При таянии эта структура разрушается, и молекулы воды упаковываются плотнее. Именно поэтому лед плавает на воде.

Газообразное состояние: При переходе из жидкого состояния в газообразное (парообразовании) частицы получают достаточно кинетической энергии, чтобы практически полностью преодолеть силы межмолекулярного притяжения. Они начинают двигаться хаотично и занимают весь предоставленный им объём. Расстояния между частицами газа во много раз превышают их собственные размеры. Из-за огромного увеличения объёма плотность газа становится на несколько порядков (в сотни и тысячи раз) меньше плотности этого же вещества в жидком или твердом состоянии.

Таким образом, для подавляющего большинства веществ справедлива следующая закономерность для плотности ($\rho$):
$ \rho_{твердое} \gtrsim \rho_{жидкое} >> \rho_{газообразное} $

Ответ: Плотность вещества напрямую зависит от его агрегатного состояния. В общем случае, наибольшую плотность вещество имеет в твердом состоянии из-за плотной и упорядоченной упаковки частиц. Плотность жидкости обычно незначительно меньше плотности твердого тела. Плотность газа на порядки меньше плотности жидкости и твердого тела, так как частицы в газе находятся на больших расстояниях друг от друга. Главное исключение — вода, у которой плотность в твердом состоянии (лед) меньше, чем в жидком.