Обсудить в классе, страница 45 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 10. Агрегатные состояния вещества. Обсудить в классе - страница 45.

Условие.

Вы знаете, что твёрдое, жидкое и газообразное состояния воды различаются тем, как расположены, как движутся и как взаимодействуют молекулы воды. Условное изображение строения воды в различных агрегатных состояниях показано на рисунке 2.1. Любой рисунок условен, не может отразить все свойства и особенности реального объекта. Как вы думаете, почему? Что изображённое на рисунке 2.1 соответствует вашим представлениям о строении воды, а что не соответствует?

Решение.

Как вы думаете, почему?

Любой рисунок, моделирующий строение вещества на молекулярном уровне, является условным и не может отразить все свойства и особенности реального объекта по нескольким причинам:

1. Масштаб. В реальности молекулы чрезвычайно малы, а их количество даже в небольшой капле воды огромно (порядка $10^{21}$ молекул). На рисунке изображено лишь несколько десятков молекул. Кроме того, соотношение размеров молекул и расстояний между ними, особенно в газообразном состоянии, передано неточно. В реальности в газах расстояние между молекулами во много раз превышает их размеры.

2. Динамика. Рисунок статичен, он представляет собой лишь один «моментальный снимок». В действительности молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом движении). В твёрдом теле (лёд) они совершают колебания около положений равновесия в узлах кристаллической решётки. В жидкости молекулы колеблются и могут перемещаться («перескакивать») с места на место. В газе молекулы движутся с большими скоростями по всему предоставленному объёму, сталкиваясь друг с другом и со стенками сосуда.

3. Упрощение формы и взаимодействия. Молекулы и атомы изображены в виде простых шариков. На самом деле они имеют сложное электронное строение. Межмолекулярные силы (в случае воды — водородные связи), которые определяют структуру и свойства вещества, на рисунке не показаны явно, а лишь подразумеваются через взаимное расположение молекул.

Ответ: Рисунок условен, так как он не может передать реальный масштаб (огромное количество и малый размер молекул), не отражает их непрерывное движение и является упрощенной моделью, не показывающей сложное строение молекул и силы взаимодействия между ними.

Что изображённое на рисунке 2.1 соответствует вашим представлениям о строении воды, а что не соответствует?

Соответствует представлениям:

1. Агрегатные состояния. Рисунки правильно иллюстрируют три различных агрегатных состояния вещества: а) — твёрдое (кристаллическая структура), б) — жидкое (молекулы расположены близко, но хаотично), в) — газообразное (молекулы находятся далеко друг от друга).

2. Строение молекулы. Каждая молекула воды корректно показана состоящей из одного атома кислорода (большой красный шар) и двух атомов водорода (маленькие синие шары), что соответствует формуле $H_2O$.

3. Структура льда. На рисунке а) показана упорядоченная, но рыхлая, ажурная структура льда. Это правильно отражает тот факт, что плотность льда меньше плотности жидкой воды, из-за чего лёд плавает на поверхности воды.

4. Относительная плотность. Правильно показано, что плотность вещества в газообразном состоянии (в) значительно меньше, чем в жидком (б) и твёрдом (а) состояниях.

Не соответствует представлениям:

1. Движение молекул. Как уже упоминалось, рисунки статичны и не передают непрерывного теплового движения молекул, которое является неотъемлемым свойством любого вещества при температуре выше абсолютного нуля.

2. Межмолекулярные расстояния. На рисунке в) (газ) молекулы изображены достаточно близко друг к другу. В реальности при нормальных условиях среднее расстояние между молекулами газа примерно в 10 раз превышает их собственный размер. Изображение не передаёт этот масштаб.

3. Идеализированная структура. Рисунок а) показывает идеальный кристалл льда без каких-либо дефектов, которые всегда присутствуют в реальных кристаллах. Аналогично, структура жидкости (б) является лишь одной из бесконечного множества возможных мгновенных конфигураций молекул.

Ответ: Соответствует: общее расположение молекул для твёрдого (упорядоченное), жидкого (близкое, но хаотичное) и газообразного (далёкое) состояний; правильное изображение молекулы $H_2O$; рыхлая структура льда, объясняющая его меньшую плотность по сравнению с водой. Не соответствует: статичность изображения (в реальности молекулы всегда движутся); неверный масштаб расстояний между молекулами (особенно в газе); идеализированность структур.