Вариант 8, страница 69 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-1. Строение вещества - страница 69.

Условие.

Вариант 8

1. Объясните, почему скорость диффузии с повышением температуры возрастает.

2. Почему молекулы газа при соударениях разлетаются, а не соединяются вместе?

Решение.

1. Объясните, почему скорость диффузии с повышением температуры возрастает.

Решение

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого вещества, который происходит благодаря хаотическому тепловому движению частиц. Скорость этого процесса напрямую зависит от скорости движения самих молекул.

Согласно молекулярно-кинетической теории, температура является мерой средней кинетической энергии частиц вещества. Связь между средней кинетической энергией поступательного движения молекулы $E_k$ и абсолютной температурой $\text{T}$ выражается формулой:

$E_k = \frac{3}{2}kT$

где $\text{k}$ — постоянная Больцмана.

В свою очередь, кинетическая энергия связана со скоростью молекулы $\text{v}$ и её массой $\text{m}$:

$E_k = \frac{mv^2}{2}$

Из этих соотношений видно, что с ростом температуры $\text{T}$ увеличивается средняя кинетическая энергия $E_k$ молекул, а значит, возрастает и их средняя скорость движения $\text{v}$. Поскольку молекулы начинают двигаться быстрее, они активнее и чаще проникают в промежутки между другими молекулами, что и приводит к увеличению скорости диффузии.

Ответ: С повышением температуры увеличивается средняя кинетическая энергия и, как следствие, средняя скорость хаотического движения молекул. Более быстрое движение молекул приводит к ускорению процесса их взаимного проникновения, то есть к увеличению скорости диффузии.

2. Почему молекулы газа при соударениях разлетаются, а не соединяются вместе?

Решение

Поведение молекул газа при соударениях определяется соотношением между их кинетической энергией (энергией движения) и потенциальной энергией их взаимодействия (силами притяжения).

В газообразном состоянии вещества среднее расстояние между молекулами очень велико по сравнению с их размерами. На таких расстояниях силы межмолекулярного притяжения крайне малы. В то же время, молекулы газа обладают значительной кинетической энергией, так как находятся в непрерывном и хаотическом тепловом движении.

При обычных условиях (температурах, далеких от точки кипения) средняя кинетическая энергия молекул газа намного превышает потенциальную энергию их притяжения. Поэтому, когда две молекулы сталкиваются, их огромной кинетической энергии оказывается более чем достаточно, чтобы преодолеть слабые силы притяжения. В результате столкновение происходит по типу упругого удара: молекулы отталкиваются друг от друга и разлетаются в разные стороны, сохраняя свою кинетическую энергию.

Для того чтобы молекулы при столкновении соединились (т. е. чтобы произошла конденсация газа), необходимо уменьшить их кинетическую энергию. Этого достигают путем значительного понижения температуры.

Ответ: Молекулы газа при соударениях разлетаются, потому что их кинетическая энергия движения значительно превосходит потенциальную энергию сил взаимного притяжения. Этой энергии достаточно, чтобы легко преодолеть слабое притяжение и продолжить свободное движение после столкновения.