Опыт 3, страница 7 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Опыт 3. Возьмите два одинаковых стеклянных стакана. В один из них налейте холодную, в другой горячую воду. Бросьте в них крупинки марганцовки и понаблюдайте. Вы увидите, что в горячей воде окрашивание произойдет быстрее, чем в холодной. Значит, чем выше температура, тем быстрее движение молекул.

Опыт 3.

В представленном тексте описывается физический опыт, который наглядно демонстрирует зависимость скорости движения молекул от температуры. Это явление называется диффузией.

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого. Этот процесс происходит из-за того, что все частицы вещества (атомы, молекулы, ионы) находятся в непрерывном и хаотическом (беспорядочном) движении.

В описанном опыте наблюдается следующее: в стакане с горячей водой кристаллики перманганата калия (марганцовки) растворяются и окрашивают воду в фиолетовый цвет гораздо быстрее, чем в стакане с холодной водой. Это происходит потому, что скорость диффузии напрямую связана с температурой.

Физическое объяснение этого явления заключается в следующем. Температура является мерой средней кинетической энергии частиц, из которых состоит тело. Связь между средней кинетической энергией молекул и абсолютной температурой выражается формулой:

$E_k = \frac{3}{2}kT$

где $E_k$ — средняя кинетическая энергия, $T$ — абсолютная температура, а $k$ — постоянная Больцмана.

В свою очередь, кинетическая энергия связана со скоростью движения молекулы:

$E_k = \frac{m v^2}{2}$

где $m$ — масса молекулы, а $v$ — её скорость.

Из этих соотношений следует, что чем выше температура вещества, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул и, следовательно, тем выше средняя скорость их движения.

Применительно к опыту: в горячей воде молекулы воды движутся в среднем быстрее, чем в холодной. Когда в воду попадают частицы марганцовки, более быстрые молекулы воды интенсивнее сталкиваются с ними и быстрее переносят их по всему объёму. Сами частицы марганцовки также обладают большей кинетической энергией в горячей воде и движутся активнее. В результате этого ускоренного движения процесс перемешивания, то есть диффузия, в горячей воде завершается значительно быстрее.

Ответ: Опыт демонстрирует явление диффузии, скорость которого зависит от температуры. В горячей воде окрашивание происходит быстрее, потому что при более высокой температуре молекулы воды и частицы марганцовки обладают большей средней кинетической энергией и, как следствие, движутся со большей скоростью. Это ускоряет процесс их взаимного проникновения и перемешивания. Таким образом, опыт доказывает, что чем выше температура, тем быстрее движение молекул.