Страница 32 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Задание 7. Растворите небольшой кусочек краски в воде и рассмотрите капельку полученной смеси под микроскопом. Вы увидите, что мелкие частицы краски беспрерывно перемещаются. Объясните наблюдаемое явление. Сделайте предположение, как изменится наблюдаемая картина, если воду нагреть. Проверьте своё предположение на опыте.

Объясните наблюдаемое явление.

Наблюдаемое непрерывное и беспорядочное движение мелких частиц краски в воде — это явление, известное как броуновское движение. Оно служит одним из ярких экспериментальных подтверждений молекулярно-кинетической теории строения вещества (МКТ).

Суть явления заключается в следующем: молекулы воды, из которых состоит жидкость, согласно МКТ, находятся в постоянном и хаотическом тепловом движении. Эти невидимые в обычный микроскоп молекулы непрерывно и со всех сторон сталкиваются с более крупными частицами краски, взвешенными в воде. Поскольку движение молекул хаотично, в каждый отдельный момент времени число ударов и сила этих ударов о частицу краски с разных сторон не являются одинаковыми и не компенсируют друг друга. Возникающая из-за этого неуравновешенная результирующая сила заставляет частицу краски двигаться. Так как эта сила постоянно меняет свою величину и направление случайным образом, траектория движения частицы краски представляет собой сложную, изломанную линию.

Ответ: Наблюдаемое движение частиц краски — это броуновское движение. Оно объясняется тем, что молекулы воды, находящиеся в непрерывном хаотическом движении, ударяют по частицам краски с разных сторон с неодинаковой силой, заставляя их беспорядочно перемещаться.

Сделайте предположение, как изменится наблюдаемая картина, если воду нагреть.

Можно предположить, что при нагревании воды движение частиц краски станет более интенсивным (быстрым и резким).

Это предположение основано на том, что температура вещества является мерой средней кинетической энергии его частиц. При нагревании воды её температура $T$ увеличивается. Следовательно, средняя кинетическая энергия $E_k$ молекул воды также возрастает, так как они связаны прямой пропорциональностью ($E_k \sim T$). Увеличение кинетической энергии означает, что молекулы воды начинают двигаться с большей средней скоростью.

Более быстрые молекулы воды будут сталкиваться с частицами краски чаще и с большей силой (передавать больший импульс при каждом столкновении). В результате суммарное воздействие на частицы краски станет сильнее, и их броуновское движение станет более заметным и энергичным. Частицы будут двигаться быстрее и на большие расстояния за тот же промежуток времени.

Проверка этого предположения на опыте подтвердит, что в капле горячей воды частицы краски действительно движутся значительно активнее, чем в капле холодной.

Ответ: Если воду нагреть, движение частиц краски станет более интенсивным (быстрым). Это связано с тем, что с ростом температуры увеличивается скорость движения молекул воды, что приводит к более частым и сильным ударам по частицам краски.