Номер 5.14, страница 15 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 5. Агрегатные состояния вещества. Глава 1. Начальные сведения о физических понятиях - номер 5.14, страница 15.

5.14 [н] Почему скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества?

Решение

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, который происходит вследствие хаотического теплового движения частиц. Скорость этого процесса напрямую зависит от агрегатного состояния вещества (газообразного, жидкого или твердого), поскольку агрегатное состояние определяет ключевые факторы, влияющие на диффузию: подвижность частиц и расстояние между ними.

В газах. Частицы (атомы или молекулы) в газах находятся на больших расстояниях друг от друга, значительно превышающих их размеры. Они движутся с высокими скоростями и почти не взаимодействуют друг с другом. Большое свободное пространство и высокая подвижность частиц приводят к тому, что диффузия в газах протекает очень быстро. Например, запах духов, выпущенных в одном углу комнаты, быстро распространяется по всему ее объему.

В жидкостях. В жидком состоянии молекулы расположены гораздо плотнее, практически вплотную. Хотя они не закреплены в определенных точках и могут перемещаться друг относительно друга, их движение сильно ограничено постоянными столкновениями с соседями. Свободного пространства для перемещения гораздо меньше, чем в газах. Поэтому для того, чтобы молекула одного вещества проникла в толщу другого, ей приходится "проталкиваться" между другими молекулами, что занимает значительно больше времени. Как следствие, скорость диффузии в жидкостях на много порядков ниже, чем в газах.

В твердых телах. В твердых телах, особенно в кристаллических, атомы или ионы жестко зафиксированы в узлах кристаллической решетки и могут совершать лишь небольшие колебания около своих положений равновесия. Перемещение частицы с одного места на другое — очень редкое событие, требующее большой энергии для преодоления сил межатомного взаимодействия и наличия свободного места (вакансии) в решетке. Из-за крайне низкой подвижности частиц диффузия в твердых телах протекает чрезвычайно медленно. Чтобы заметить ее проявления, могут потребоваться годы или даже столетия при комнатной температуре.

Таким образом, существует четкая зависимость: скорость диффузии максимальна в газах, значительно меньше в жидкостях и минимальна в твердых телах.

Ответ: Скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества, потому что оно определяет свободу движения частиц и расстояние между ними. В газах частицы движутся наиболее свободно и быстро, что обеспечивает максимальную скорость диффузии. В жидкостях движение частиц затруднено из-за их плотного расположения, поэтому диффузия протекает медленнее. В твердых телах частицы практически неподвижны, их перемещение крайне ограничено, что делает скорость диффузии чрезвычайно низкой.