Номер 8, страница 16, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 1. Глава I. Строение вещества. Параграф 1. Молекулярно-кинетическая теория строения вещества - номер 8, страница 16.

Условие.

8. Расскажите об известных вам опытных подтверждениях молекулярно-кинетической теории.

Решение.

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) объясняет строение и свойства вещества, основываясь на трех ключевых положениях:

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул, ионов).

2. Частицы вещества находятся в непрерывном, беспорядочном (хаотическом) движении, которое называется тепловым движением.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу (силы притяжения и отталкивания).

Справедливость этих положений подтверждается многочисленными опытными фактами.

Подтверждения дискретного строения вещества

Основным доказательством того, что вещество не является сплошным, а состоит из отдельных частиц, служат следующие явления:

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого. Например, если в комнате открыть флакон с духами, их запах со временем распространится по всему объему. Это происходит потому, что молекулы пахучего вещества, двигаясь, проникают в пространство между молекулами воздуха. Это явление было бы невозможным, если бы вещества были сплошными.

Растворимость и сжимаемость. Способность веществ растворяться друг в друге также указывает на наличие межмолекулярных промежутков. Характерный опыт со смешиванием воды и спирта (например, 50 мл воды и 50 мл спирта) дает в итоге объем смеси менее 100 мл, так как молекулы спирта частично размещаются в промежутках между молекулами воды.

Прямое наблюдение. С развитием технологий в XX веке ученые смогли получить прямое визуальное подтверждение существования атомов. С помощью сканирующих туннельных и атомно-силовых микроскопов были получены изображения, на которых можно различить отдельные атомы на поверхности кристаллов. Это является самым убедительным доказательством дискретного строения вещества.

Подтверждения непрерывного хаотического движения частиц

Доказательствами того, что частицы вещества находятся в постоянном движении, являются:

Броуновское движение — это беспорядочное движение мельчайших взвешенных частиц (например, пыльцы или частиц краски) в жидкости или газе. Его можно наблюдать в микроскоп. Причиной такого движения являются постоянные и хаотичные толчки со стороны молекул окружающей среды. Поскольку молекулы движутся беспорядочно, их удары о частицу не уравновешивают друг друга, что и заставляет частицу перемещаться случайным образом. Теория этого явления, разработанная Альбертом Эйнштейном и экспериментально подтвержденная Жаном Перреном, стала решающим доказательством реальности теплового движения молекул.

Зависимость скорости диффузии от температуры. Опыт показывает, что при повышении температуры диффузия происходит значительно быстрее. Например, кусочек сахара растворится в горячем чае быстрее, чем в холодном. Это объясняется тем, что с ростом температуры увеличивается средняя скорость движения молекул, и они активнее проникают друг в друга.

Давление газа. Согласно МКТ, давление газа на стенки сосуда создается ударами огромного числа молекул. Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул пропорциональна абсолютной температуре: $ \overline{E_k} = \frac{3}{2} kT $, где $\text{k}$ — постоянная Больцмана. При увеличении температуры скорость молекул возрастает, они чаще и с большей силой ударяются о стенки, что приводит к увеличению давления (при постоянном объеме). Эта зависимость подтверждается экспериментально и известна как закон Шарля.

Подтверждения взаимодействия между частицами

Тот факт, что частицы не разлетаются, а образуют устойчивые структуры, и при этом не "слипаются" в одну точку, доказывает существование как сил притяжения, так и сил отталкивания.

Существование жидкого и твердого состояний вещества. Если бы между молекулами не было сил притяжения, то все вещества были бы газами. Однако мы наблюдаем жидкости, сохраняющие свой объем, и твердые тела, сохраняющие и объем, и форму. Это возможно только благодаря тому, что силы притяжения удерживают частицы на близком расстоянии друг от друга.

Упругость и прочность тел. Чтобы растянуть или сломать твердое тело, нужно приложить значительное усилие. Это свидетельствует о сильном притяжении между частицами. С другой стороны, твердые тела и жидкости очень трудно сжать, что указывает на существование сил отталкивания, которые начинают преобладать, когда расстояние между частицами становится очень малым.

Поверхностное натяжение и смачивание. Существование явлений на границе жидкости и другого вещества (газа, твердого тела) — яркое проявление межмолекулярного взаимодействия. Силы притяжения между молекулами жидкости создают поверхностное натяжение, которое заставляет капли принимать сферическую форму. Явление смачивания или несмачивания зависит от соотношения сил притяжения между молекулами жидкости и молекулами твердого тела.

Ответ: Основными опытными подтверждениями молекулярно-кинетической теории являются: явление диффузии (доказывает наличие частиц и их движение); броуновское движение (доказывает хаотичность теплового движения частиц); давление газа и его зависимость от температуры (связывает макропараметры с движением молекул); существование твердого и жидкого агрегатных состояний, а также упругость тел и поверхностное натяжение (доказывают взаимодействие частиц); прямое наблюдение атомов с помощью современных микроскопов (доказывает дискретное строение вещества).