Номер 1, страница 44 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Опишите, как меняется взаимодействие между молекулами вещества с изменением расстояния между ними.

1. Опишите, как меняется взаимодействие между молекулами вещества с изменением расстояния между ними.

Решение

Взаимодействие между молекулами вещества имеет электромагнитную природу и зависит от расстояния $r$ между их центрами. Это взаимодействие является результатом одновременного действия сил притяжения и сил отталкивания.

На больших расстояниях, значительно превышающих размеры самих молекул (например, в газах), между молекулами действуют силы притяжения. Эти силы относительно слабые (их называют силами Ван-дер-Ваальса), но именно они ответственны за конденсацию газов в жидкости и существование жидкостей и твердых тел.

При уменьшении расстояния между молекулами силы притяжения увеличиваются. Однако, когда расстояние становится сравнимым с размерами молекул, начинают действовать очень мощные силы отталкивания. Они возникают из-за взаимного отталкивания положительно заряженных ядер и перекрывающихся электронных оболочек атомов. Силы отталкивания на малых расстояниях растут гораздо быстрее, чем силы притяжения.

Существует определенное расстояние $r_0$, называемое равновесным, на котором силы притяжения и силы отталкивания полностью уравновешивают друг друга. На этом расстоянии результирующая сила взаимодействия равна нулю, а потенциальная энергия взаимодействия молекул минимальна. В твердых телах молекулы колеблются именно около таких положений равновесия.

Таким образом, зависимость силы взаимодействия от расстояния можно описать следующим образом:

- Если расстояние $r$ между молекулами больше равновесного ($r > r_0$), то преобладают силы притяжения, стремящиеся сблизить молекулы.

- Если расстояние $r$ меньше равновесного ($r < r_0$), то преобладают силы отталкивания, препятствующие дальнейшему сближению и сжатию вещества.

- Если расстояние $r$ равно равновесному ($r = r_0$), то результирующая сила взаимодействия равна нулю, и молекулы находятся в состоянии устойчивого равновесия.

Ответ: С уменьшением расстояния между молекулами сила их взаимного притяжения сначала растет, а затем, достигнув равновесного расстояния $r_0$, начинают преобладать быстрорастущие силы отталкивания. На расстоянии $r > r_0$ молекулы притягиваются, на расстоянии $r < r_0$ — отталкиваются, а при $r = r_0$ сила взаимодействия равна нулю.

2. Охарактеризуйте движение [молекул].

Решение

Характер движения молекул вещества определяется его агрегатным состоянием, которое, в свою очередь, зависит от соотношения между средней кинетической энергией теплового движения молекул и потенциальной энергией их взаимодействия.

В твердых телах:

Потенциальная энергия взаимодействия молекул значительно больше их кинетической энергии. Молекулы (или атомы) расположены в строго определенных местах, образуя кристаллическую решетку. Силы притяжения удерживают их на близких расстояниях друг от друга. Поэтому движение молекул в твердых телах сводится к непрерывным колебаниям около своих положений равновесия. Они не могут свободно перемещаться по всему объему тела. Именно этим объясняется способность твердых тел сохранять форму и объем.

В жидкостях:

Кинетическая энергия молекул сравнима с потенциальной энергией их взаимодействия. Молекулы также расположены близко друг к другу, но уже не имеют строго фиксированных положений. Они колеблются около временных положений равновесия и время от времени совершают "перескоки" в соседние свободные места. Таким образом, молекулы жидкости могут перемещаться по всему объему, что обуславливает текучесть жидкостей (способность принимать форму сосуда), но при этом сохраняют определенный объем из-за все еще сильного взаимного притяжения.

В газах:

Кинетическая энергия молекул значительно превышает потенциальную энергию их взаимодействия. Расстояния между молекулами велики (во много раз больше их размеров), а силы притяжения очень слабы. Поэтому молекулы газа движутся практически свободно, хаотично и с большими скоростями, заполняя весь предоставленный им объем. Их траектории представляют собой прямые линии, которые изменяются только в результате столкновений друг с другом или со стенками сосуда. Газы не сохраняют ни форму, ни объем.

Ответ: В твердых телах молекулы совершают колебательные движения около фиксированных положений в кристаллической решетке. В жидкостях молекулы колеблются и совершают "перескоки", перемещаясь по всему объему. В газах молекулы движутся хаотично, свободно и поступательно по всему предоставленному объему, практически не взаимодействуя на расстоянии.