Номер 2, страница 14 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Введение. Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества. Самостоятельные работы. СР-8. Скорость движения молекул и температура тела. Вариант № 1 - номер 2, страница 14.

Решение.

Процесс диффузии напрямую зависит от температуры. Эта зависимость является прямой: чем выше температура вещества, тем быстрее происходит диффузия, и наоборот, при понижении температуры скорость диффузии уменьшается.

В основе этого явления лежит молекулярно-кинетическая теория. Температура является мерой средней кинетической энергии хаотического движения частиц (атомов, молекул, ионов), из которых состоит вещество. С повышением температуры средняя кинетическая энергия частиц увеличивается, что приводит к увеличению скорости их движения. Поскольку диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул, основанный на их беспорядочном движении, то увеличение скорости частиц напрямую ускоряет и сам процесс диффузии.

Эта зависимость наблюдается во всех агрегатных состояниях. В газах, где частицы наиболее подвижны, диффузия происходит быстрее всего, и ее скорость заметно возрастает с нагреванием. Например, запах духов в теплой комнате распространится гораздо быстрее, чем в холодной. В жидкостях, где частицы расположены плотнее, повышение температуры также ускоряет диффузию, что можно наблюдать на примере сахара, который растворяется в горячей воде значительно быстрее, чем в холодной. В твердых телах диффузия протекает очень медленно, так как атомы лишь колеблются около своих положений равновесия. Однако и здесь повышение температуры увеличивает амплитуду колебаний, делая возможными "перескоки" атомов и, следовательно, ускоряя диффузионные процессы, что крайне важно, например, в металлургии.

Количественно зависимость коэффициента диффузии $\text{D}$ от абсолютной температуры $\text{T}$ часто описывается уравнением аррениусовского типа, особенно для твердых тел: $D = D_0 \cdot e^{-\frac{E_a}{k_B T}}$, где $D_0$ — предэкспоненциальный множитель, $E_a$ — энергия активации, а $k_B$ — постоянная Больцмана. Эта формула показывает экспоненциальный рост скорости диффузии с температурой. Для диффузии в жидкостях также применяется уравнение Стокса-Эйнштейна: $D = \frac{k_B T}{6 \pi \eta r}$, где $\eta$ — вязкость жидкости, а $\text{r}$ — радиус частицы. Оно также показывает прямую зависимость от температуры.

Ответ: Скорость процесса диффузии прямо пропорциональна температуре вещества. С увеличением температуры частицы вещества начинают двигаться быстрее, что приводит к ускорению их взаимного проникновения и перемешивания.