Номер 6, страница 13, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 1. Молекулярная теория строения вещества. Параграф 5. Взаимодействие молекул - номер 6, страница 13.

Условие.

6. Почему мы не можем соединить половинки разломанного карандаша, чтобы он вновь стал целым?

Решение.

Мы не можем соединить половинки разломанного карандаша, чтобы он вновь стал целым, по нескольким причинам, связанным с силами межмолекулярного взаимодействия и структурой твердых тел.

1. Межмолекулярные силы

Прочность твердого тела, такого как карандаш, обеспечивается силами притяжения между его молекулами (или атомами). Эти силы очень мощные, но действуют только на чрезвычайно малых расстояниях, сопоставимых с размерами самих молекул (порядка $10^{-10}$ м). Когда мы ломаем карандаш, мы прилагаем внешнюю силу, которая преодолевает эти межмолекулярные силы и разрывает связи между молекулами.

2. Неровность поверхности излома

На микроскопическом и атомарном уровне поверхность излома не является идеально гладкой. Она имеет сложный рельеф с множеством выступов и впадин. Когда мы пытаемся прижать половинки карандаша друг к другу, мы не можем совместить эти неровности идеально. В результате лишь очень небольшое количество молекул на одной поверхности окажется на достаточно близком расстоянии от молекул на другой поверхности, чтобы между ними вновь возникли силы притяжения. Большинство же молекул будут разделены зазорами, которые во много раз превышают радиус действия межмолекулярных сил. Общая сила сцепления будет ничтожно мала, и половинки не соединятся.

3. Адсорбция и загрязнение поверхности

Как только карандаш ломается, его свежие поверхности излома немедленно вступают в контакт с воздухом. Молекулы газов (кислорода, азота), водяного пара, а также микрочастицы пыли из окружающей среды оседают на этих поверхностях (этот процесс называется адсорбцией). Этот тончайший слой "загрязнения" создает барьер и не позволяет молекулам самого карандаша сблизиться на необходимое для восстановления связей расстояние.

Для того чтобы соединить два твердых тела, необходимо либо расплавить их в месте стыка (сварка), либо использовать клей, который заполнит все неровности и, затвердев, создаст новые прочные связи между поверхностями. Простое механическое прижатие половинок карандаша не может воссоздать первоначальную структуру и прочность из-за указанных выше причин.

Ответ:
Соединить половинки разломанного карандаша невозможно, так как для восстановления целостности необходимо, чтобы молекулы на поверхностях излома сблизились на расстояние, сопоставимое с их размерами, для возобновления действия межмолекулярных сил притяжения. Этому препятствуют две основные причины: 1) микроскопическая неровность поверхностей излома, не позволяющая совместить их с достаточной точностью; 2) мгновенное загрязнение поверхностей молекулами воздуха и пылью, которое создает барьер между ними.