Номер 1, страница 29 - гдз по физике 7 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Строение вещества. Параграф 9. Смачивание и капиллярность. Вспомните - номер 1, страница 29.

Условие.

Решение.

Взаимодействие между молекулами имеет электромагнитную природу и является сложным процессом, включающим как силы притяжения, так и силы отталкивания. Характер этого взаимодействия (преобладание притяжения или отталкивания) зависит от расстояния между молекулами.

Можно выделить несколько ключевых аспектов этого взаимодействия:

1. Зависимость от расстояния

Между молекулами одновременно действуют и силы притяжения, и силы отталкивания. На больших расстояниях (в несколько раз превышающих размеры самих молекул) преобладают силы притяжения. Они достаточно слабы, но именно они заставляют газ при сжатии и охлаждении переходить в жидкое состояние. По мере сближения молекул силы притяжения возрастают. Однако при сближении на расстояние, соизмеримое с размерами молекул, начинают проявляться силы отталкивания. Эти силы возникают из-за взаимного отталкивания электронных оболочек атомов и положительно заряженных ядер разных молекул. Силы отталкивания очень быстро растут при уменьшении расстояния. Существует некое равновесное расстояние, на котором силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. Попытка сблизить молекулы еще сильнее приводит к резкому доминированию сил отталкивания, что объясняет низкую сжимаемость жидкостей и твердых тел.

2. Потенциальная энергия взаимодействия

Эту сложную зависимость сил от расстояния удобно описывать с помощью потенциальной энергии взаимодействия двух молекул $U(r)$, где $\text{r}$ – расстояние между их центрами. Одной из распространенных моделей является потенциал Леннарда-Джонса:

$U(r) = 4\epsilon [(\frac{\sigma}{r})^{12} - (\frac{\sigma}{r})^6]$

Здесь член $(\frac{\sigma}{r})^6$ отвечает за силы притяжения (силы Ван-дер-Ваальса), а член $(\frac{\sigma}{r})^{12}$ описывает очень быстро нарастающие силы отталкивания на малых расстояниях. Глубина потенциальной ямы $\epsilon$ характеризует силу притяжения, а параметр $\sigma$ связан с эффективным размером молекулы.

3. Типы межмолекулярных сил притяжения

Силы притяжения, известные как межмолекулярные силы или силы Ван-дер-Ваальса, можно разделить на несколько типов:

• Ориентационные (диполь-дипольные) силы: Возникают между полярными молекулами, которые имеют постоянный дипольный момент (например, $H_2O$, $HCl$). Разноименно заряженные полюса соседних молекул притягиваются.
• Индукционные (диполь-индуцированный диполь) силы: Возникают, когда полярная молекула своим электрическим полем поляризует соседнюю неполярную молекулу, создавая в ней наведенный (индуцированный) диполь, что приводит к их взаимному притяжению.
• Дисперсионные (лондоновские) силы: Это универсальный тип взаимодействия, существующий между абсолютно всеми молекулами, включая неполярные. Они возникают из-за случайных флуктуаций в распределении электронной плотности, которые создают мгновенные диполи. Эти мгновенные диполи, в свою очередь, индуцируют диполи в соседних молекулах, приводя к слабому притяжению.

Особым и очень сильным видом межмолекулярного взаимодействия является водородная связь. Она образуется между молекулами, в которых атом водорода связан с сильно электроотрицательным атомом (кислородом, азотом или фтором). Например, водородные связи между молекулами воды определяют ее уникальные свойства (высокую температуру кипения, поверхностное натяжение).

Ответ: Молекулы действуют друг на друга посредством электромагнитных сил, которые одновременно проявляются как притяжение и отталкивание. На больших расстояниях преобладает слабое притяжение, а на малых – очень сильное отталкивание. Баланс этих сил зависит от расстояния между молекулами и определяет агрегатное состояние вещества (газ, жидкость, твердое тело) и его физические свойства.