Номер 48, страница 12 - гдз по физике 7 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Первоначальные сведения о строении вещества. Строение вещества. Агрегатные состояния вещества - номер 48, страница 12.

Условие.

► 48. В маленькую дощечку вбейте два гвоздя на расстоянии, равном диаметру пятидесятикопеечной монеты. При этом она должна свободно проходить между гвоздями. Нагрейте монету и попытайтесь вновь продвинуть её между гвоздями. Почему после нагревания она не проходит? Объясните наблюдаемое явление на основе молекулярного строения вещества.

Решение.

Наблюдаемое явление называется тепловым расширением. После нагревания монета не проходит между гвоздями, потому что её размеры, в частности её диаметр, увеличились.

Объяснение этого феномена основано на молекулярно-кинетической теории строения вещества. Согласно этой теории, все тела состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул), которые находятся в непрерывном и хаотическом движении. В твердых телах, таких как металл монеты, атомы совершают колебательные движения около фиксированных положений в кристаллической решетке. Температура тела является мерой средней кинетической энергии движения его частиц.

При нагревании монете сообщается дополнительная энергия. Эта энергия приводит к увеличению средней кинетической энергии атомов металла. В результате атомы начинают колебаться с большей скоростью и, что самое важное, с большей амплитудой. Увеличение амплитуды колебаний приводит к тому, что среднее расстояние между соседними атомами увеличивается.

Так как увеличение среднего расстояния происходит между всеми атомами в теле, это приводит к увеличению общих (макроскопических) размеров тела во всех направлениях. Таким образом, диаметр монеты становится больше, чем исходный, и превышает расстояние между гвоздями, из-за чего она больше не может пройти в зазор.

Ответ: После нагревания монета не проходит между гвоздями, так как из-за явления теплового расширения её диаметр увеличился. На молекулярном уровне это объясняется тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний атомов вещества, что приводит к увеличению среднего расстояния между ними и, как следствие, к увеличению размеров всего тела.