Номер 4.4, страница 12 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 4. Взаимодействие молекул. Смачивание и капиллярность. Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях - номер 4.4, страница 12.

4.4 [71] Почему разломанный карандаш мы не можем соединить так, чтобы он вновь стал целым?

4.4 [71]

Целостность карандаша, как и любого другого твердого тела, обеспечивается силами межмолекулярного притяжения. Эти силы связывают молекулы вещества (в данном случае дерева и графита) и действуют только на очень малых расстояниях, сопоставимых с размерами самих молекул. Когда мы ломаем карандаш, мы разрываем эти межмолекулярные связи.

Чтобы соединить две части карандаша обратно в одно целое, необходимо восстановить разорванные связи. Для этого нужно сблизить молекулы на поверхностях излома на те же самые сверхмалые расстояния. Однако сделать это в обычных условиях невозможно по двум основным причинам:

1. Микроскопическая неровность поверхностей. Поверхность излома, даже если на вид она кажется гладкой, на самом деле имеет очень сложный рельеф с многочисленными микроскопическими выступами и впадинами. Когда мы прижимаем две части карандаша друг к другу, в контакт входит лишь очень небольшое количество молекул, расположенных на вершинах этих выступов. Подавляющее большинство молекул на поверхностях излома остаются на значительном удалении друг от друга, и силы притяжения между ними не возникают.

2. Посторонние частицы. Между поверхностями излома всегда остается тончайшая прослойка воздуха. Кроме того, на свежий излом мгновенно оседают частицы пыли и другие микроскопические загрязнения из окружающей среды. Эти посторонние частицы и молекулы воздуха не позволяют молекулам карандаша сблизиться на необходимое для восстановления связей расстояние.

Таким образом, из-за невозможности сблизить достаточное количество молекул на нужное расстояние, силы межмолекулярного притяжения между двумя обломками не восстанавливаются, и карандаш не становится снова целым.

Ответ: Чтобы разломанный карандаш вновь стал целым, необходимо сблизить молекулы на поверхностях излома на расстояние, где действуют силы межмолекулярного притяжения (порядка $10^{-10}$ м). Этого сделать не удается из-за микроскопической неровности поверхностей излома и наличия между ними прослойки воздуха и других частиц. В результате соприкасается лишь незначительное число молекул, и сила притяжения между обломками оказывается пренебрежимо малой.