Номер 3, страница 7 - гдз по физике 7 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Первоначальные сведения о строении вещества. ТЗ-2. Строение вещества - номер 3, страница 7.

Условие.

3. а) Объясните, почему уменьшается длина рельса при его охлаждении.

б) Одинаковы ли объём и состав молекул горячей и холодной воды?

в) Чем отличается движение молекулы в воздухе от её движения в вакууме?

Решение.

а) Все тела, включая рельсы, состоят из атомов, которые в твердых телах образуют кристаллическую решетку и совершают непрерывные колебательные движения около своих положений равновесия. Температура является мерой средней кинетической энергии этих колебаний. При охлаждении рельса его температура понижается, а значит, уменьшается и средняя кинетическая энергия его атомов. Это приводит к уменьшению амплитуды их колебаний, из-за чего среднее расстояние между атомами сокращается. Суммарное уменьшение межатомных расстояний по всей длине рельса проявляется на макроскопическом уровне как его укорачивание. Этот эффект известен как тепловое сжатие.

Ответ: Длина рельса уменьшается при охлаждении из-за того, что с понижением температуры уменьшается интенсивность колебаний атомов в кристаллической решетке, что приводит к сокращению среднего расстояния между ними.

б) Состав и объем отдельной молекулы воды не зависят от ее температуры. Молекула воды всегда состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода ($H_2O$), и изменение температуры является физическим процессом, не затрагивающим химические связи внутри молекулы. Объем самой молекулы также является ее постоянной характеристикой. При нагревании или охлаждении воды изменяется средняя скорость движения молекул и среднее расстояние между ними, что ведет к изменению объема всей массы воды (например, вода расширяется при нагревании), но не размеров и состава отдельных молекул.

Ответ: Да, и объём, и состав молекул горячей и холодной воды одинаковы.

в) Движение молекулы в воздухе и в вакууме отличается принципиально.
В вакууме, где отсутствуют другие частицы, молекула будет двигаться прямолинейно и с постоянной скоростью до тех пор, пока не столкнется со стенкой сосуда. Ее траектория — это прямая линия.
В воздухе молекула находится в окружении множества других молекул газов (азота, кислорода и др.). Из-за этого она постоянно сталкивается с ними, при каждом столкновении меняя свою скорость и направление движения. В результате ее траектория представляет собой сложную ломаную линию, состоящую из коротких прямолинейных отрезков.

Ответ: В вакууме молекула движется прямолинейно, а в воздухе — по ломаной, зигзагообразной траектории из-за постоянных столкновений с другими молекулами воздуха.