Номер 3.17, страница 10 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 3. Молекулы и атомы. Движение молекул. Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях - номер 3.17, страница 10.

3.17 [61] Почему в газах и жидкостях диффузия протекает значительно быстрее, чем в твёрдых телах?

Решение

Диффузия — это процесс взаимного проникновения частиц одного вещества в другое, обусловленный их хаотическим тепловым движением. Скорость этого процесса напрямую зависит от подвижности частиц (атомов, ионов или молекул) и среднего расстояния между ними. Различия в строении газов, жидкостей и твёрдых тел приводят к кардинальным различиям в скорости диффузии.

В газах частицы находятся на больших расстояниях друг от друга и движутся с высокими скоростями почти свободно, так как силы межмолекулярного взаимодействия очень слабы. Благодаря этому они легко и быстро перемешиваются. Это обеспечивает самую высокую скорость диффузии.

В жидкостях частицы расположены значительно плотнее, почти вплотную. Однако они не закреплены жёстко и могут перемещаться относительно друг друга, совершая так называемые "перескоки" из одного положения в другое. Эта подвижность позволяет осуществляться диффузии, но из-за высокой плотности и частых столкновений она протекает значительно медленнее, чем в газах.

В твёрдых телах, особенно кристаллических, частицы (атомы, ионы) жёстко зафиксированы в узлах кристаллической решётки. Их движение ограничено малыми колебаниями около положения равновесия. Перемещение частицы в другое место — это очень редкое событие, которое требует большой энергии для преодоления сил связи с соседними частицами. Поэтому диффузия в твёрдых телах является чрезвычайно медленным процессом.

Ответ:

Диффузия в газах и жидкостях протекает значительно быстрее, чем в твёрдых телах, из-за фундаментальных различий в подвижности их частиц. В газах и жидкостях частицы обладают свободой перемещения: в газах они движутся почти хаотично и на большие расстояния, в жидкостях — могут "перескакивать" с места на место. В твёрдых телах частицы лишены этой свободы, они лишь колеблются около своих фиксированных положений, что делает процесс взаимного проникновения веществ крайне медленным.