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

Часть 1. Глава 1. Молекулярная теория строения вещества. Параграф 5. Взаимодействие молекул - номер 1, страница 12.

Условие.

1. Растянутый резиновый шнур возвращается в исходное состояние после снятия нагрузки. Рассмотрите это явление на молекулярном уровне и дайте ему объяснение.

Решение.

Решение

Явление, при котором растянутый резиновый шнур возвращается в исходное состояние после снятия нагрузки, называется упругой деформацией или, более конкретно для полимеров, высокоэластичностью. На молекулярном уровне это объясняется уникальным строением резины.

1. Структура резины в состоянии покоя. Резина является полимером, то есть состоит из очень длинных и гибких цепных молекул (макромолекул). В отсутствие внешних сил эти макромолекулы находятся в постоянном тепловом движении, в результате чего они сворачиваются в беспорядочные, спутанные клубки. Такое хаотичное расположение молекул является наиболее вероятным с точки зрения термодинамики и соответствует состоянию с максимальной энтропией (мерой беспорядка).

2. Процесс растяжения. Когда к резиновому шнуру прикладывается растягивающая сила, она действует на эти спутанные макромолекулы. Под действием силы клубки начинают распутываться, а сами молекулы – распрямляться и ориентироваться преимущественно вдоль направления растяжения. Это приводит к значительному увеличению длины шнура. В растянутом состоянии молекулы становятся более упорядоченными, что означает уменьшение энтропии системы.

3. Возвращение в исходное состояние. Как только внешняя нагрузка снимается, сила, удерживающая макромолекулы в выпрямленном и упорядоченном состоянии, исчезает. Тепловое движение сегментов молекул вновь становится доминирующим фактором. Система самопроизвольно стремится вернуться в наиболее вероятное состояние с максимальной энтропией, то есть в состояние беспорядочных клубков. Это коллективное сворачивание огромного числа макромолекул и проявляется на макроуровне как сокращение резинового шнура до его первоначальной длины.

4. Роль поперечных сшивок. Важную роль в этом процессе играют поперечные химические связи (так называемые "сшивки"), которые образуются между полимерными цепями в процессе вулканизации. Эти сшивки не позволяют макромолекулам проскальзывать друг относительно друга при деформации. Они действуют как точки "памяти формы", обеспечивая полное и точное возвращение материала в исходное состояние и предотвращая необратимую (пластическую) деформацию.

Ответ:

Возвращение растянутого резинового шнура в исходное состояние объясняется его полимерной структурой. В обычном состоянии длинные и гибкие макромолекулы резины хаотично свернуты в клубки, что соответствует состоянию максимального беспорядка (энтропии). При растяжении внешняя сила распрямляет эти молекулы, упорядочивая их расположение. После снятия нагрузки тепловое движение заставляет макромолекулы самопроизвольно вернуться в исходное, наиболее вероятное, хаотичное состояние, что на макроуровне проявляется как сокращение шнура. Поперечные сшивки между молекулами предотвращают их необратимое смещение и гарантируют восстановление первоначальной формы.