Номер 13, страница 12, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 1. Молекулярная теория строения вещества. Параграф 4. Движение молекул - номер 13, страница 12.

Условие.

13*. Если смешать 50 мл воды и 50 мл спирта, то объём полученной смеси окажется равным 96 мл. Как можно объяснить это явление?

Решение.

Дано:

Объем воды, $V_{воды} = 50$ мл

Объем спирта, $V_{спирта} = 50$ мл

Объем полученной смеси, $V_{смеси} = 96$ мл

$V_{воды} = 50 \text{ мл} = 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$
$V_{спирта} = 50 \text{ мл} = 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$
$V_{смеси} = 96 \text{ мл} = 9.6 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$

Найти:

Объяснение, почему суммарный объем компонентов не равен объему смеси ($V_{воды} + V_{спирта} > V_{смеси}$).

Решение:

Данное явление называется контракцией, или сжатием объема при смешивании. Оно объясняется на основе молекулярного строения жидкостей.

Во-первых, все вещества состоят из молекул, между которыми есть свободное пространство (межмолекулярные промежутки). Молекулы воды ($H_2O$) и этилового спирта ($C_2H_5OH$) имеют разные размеры и форму. Молекулы воды меньше по размеру, чем молекулы спирта. Когда жидкости смешиваются, более мелкие молекулы воды способны "проникать" в промежутки между более крупными молекулами спирта. Это приводит к более плотной упаковке молекул в общем объеме, чем в каждой из жидкостей по отдельности. Аналогичный эффект можно наблюдать, смешивая стакан крупных камней и стакан песка: общий объем смеси будет меньше суммы объемов камней и песка, так как песок заполнит пустоты.

Во-вторых, на уменьшение объема влияют силы межмолекулярного взаимодействия. Между полярными молекулами воды и спирта образуются водородные связи. Это взаимодействие приводит к тому, что молекулы в смеси располагаются ближе друг к другу, чем в исходных веществах, что также способствует уменьшению общего объема.

Таким образом, из-за заполнения межмолекулярных пространств и сил притяжения между молекулами итоговый объем смеси оказывается меньше, чем простая арифметическая сумма объемов ее компонентов ($50 \text{ мл} + 50 \text{ мл} = 100 \text{ мл}$), и в данном случае составляет $\text{96}$ мл.

Ответ: Уменьшение объема при смешивании 50 мл воды и 50 мл спирта объясняется явлением контракции. Оно обусловлено тем, что более мелкие молекулы воды занимают межмолекулярные промежутки между более крупными молекулами спирта, а также образованием водородных связей, что приводит к более плотной упаковке молекул в растворе.