Страница 9 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

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

1. Взаимодействие между молекулами вещества (атомами или ионами) имеет двойственный характер и зависит от расстояния $r$ между ними. Оно является результатом одновременного действия сил притяжения и сил отталкивания.

• На очень малых расстояниях, когда молекулы почти соприкасаются (расстояние меньше размера молекулы), начинают преобладать силы отталкивания. Эти силы имеют электромагнитную природу и возникают из-за взаимного отталкивания положительно заряженных ядер и перекрывающихся электронных оболочек. Силы отталкивания очень быстро растут при дальнейшем сближении, препятствуя проникновению молекул друг в друга. Именно они обуславливают малую сжимаемость твердых тел и жидкостей.
• С увеличением расстояния силы отталкивания быстро убывают. Начинают доминировать силы притяжения, также имеющие электромагнитную природу (силы Ван-дер-Ваальса, водородные связи). Эти силы стремятся сблизить молекулы.
• Существует определенное расстояние $r_0$, называемое равновесным, на котором силы притяжения и силы отталкивания полностью уравновешивают друг друга. В этой точке суммарная сила взаимодействия равна нулю, а потенциальная энергия системы из двух молекул минимальна. В твердых телах частицы колеблются вокруг именно этих положений равновесия.
• Если расстояние между молекулами становится значительно больше их размеров ($r \gg r_0$), силы межмолекулярного притяжения становятся пренебрежимо малыми. В этом случае считается, что молекулы практически не взаимодействуют. Такое поведение характерно для разреженных газов.

Ответ: Взаимодействие между молекулами зависит от расстояния: на расстояниях меньше равновесного ($r < r_0$) преобладают силы отталкивания; на расстояниях больше равновесного ($r > r_0$) преобладают силы притяжения, которые ослабевают с увеличением дистанции; на очень больших расстояниях взаимодействие практически отсутствует.

2. Охарактеризуйте движение частиц вещества в различных агрегатных состояниях.

1.Силы взаимодействия между частицами вещества (атомами или молекулами) зависят от расстояния между ними и имеют двойственный характер. На больших расстояниях действуют силы притяжения, а на очень малых — силы отталкивания.
Существует равновесное расстояние $r_0$, на котором силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. В этой точке суммарная сила взаимодействия равна нулю, а потенциальная энергия взаимодействия частиц минимальна.
- Если расстояние между частицами $r > r_0$, то между ними преобладают силы притяжения. Эти силы (межмолекулярные силы) уменьшаются с увеличением расстояния.
- Если расстояние между частицами $r < r_0$, то начинают преобладать силы отталкивания, вызванные, в основном, взаимным отталкиванием электронных оболочек атомов. Эти силы очень быстро возрастают при дальнейшем сближении частиц.
Таким образом, система из двух частиц наиболее устойчива, когда они находятся на расстоянии $r_0$ друг от друга.
Ответ:С увеличением расстояния между частицами силы их взаимного притяжения ослабевают. При сближении частиц на расстояние, меньшее их равновесного положения, возникают и быстро возрастают силы отталкивания. На равновесном расстоянии силы притяжения и отталкивания скомпенсированы.

2.Характер движения частиц вещества определяется его агрегатным состоянием, то есть соотношением между кинетической энергией частиц и потенциальной энергией их взаимодействия.
- В твердых телах: частицы (атомы, ионы, молекулы) совершают непрерывные колебательные движения около фиксированных положений в пространстве — узлов кристаллической решетки (в случае кристаллических тел). Частицы не могут свободно перемещаться по объему тела. Потенциальная энергия их взаимодействия значительно больше их кинетической энергии.
- В жидкостях: частицы расположены близко друг к другу, но не имеют строгого порядка в расположении. Движение частиц носит "оседло-кочевой" характер: каждая частица колеблется около временного положения равновесия, но время от времени совершает "перескок" в соседнее свободное место. Это сочетание колебательного и поступательного движения обеспечивает текучесть жидкостей. Кинетическая и потенциальная энергии частиц сопоставимы по величине.
- В газах: расстояния между частицами во много раз превышают их собственные размеры. Силы взаимодействия между ними пренебрежимо малы, за исключением моментов столкновений. Частицы движутся хаотично и поступательно с большими скоростями, заполняя весь предоставленный объём. Их траектории представляют собой прямые линии между столкновениями. Кинетическая энергия частиц значительно преобладает над потенциальной энергией взаимодействия.
Ответ:В твердых телах частицы колеблются около фиксированных положений. В жидкостях частицы колеблются и периодически совершают перескоки с места на место, обеспечивая текучесть. В газах частицы движутся хаотично и поступательно по всему объему.

3.Макроскопические свойства веществ (форма, объем, сжимаемость) в различных агрегатных состояниях являются прямым следствием характера движения и взаимодействия их частиц.
- Твердые тела сохраняют форму и объём. Это обусловлено тем, что сильные межчастичные силы удерживают частицы в строго определенных положениях (узлах решетки), позволяя им лишь совершать малые колебания. Чтобы изменить форму или объем твердого тела, нужно преодолеть эти силы.
- Жидкости сохраняют объём, но не сохраняют форму. Они принимают форму сосуда, в котором находятся. Сохранение объема объясняется тем, что частицы в жидкости все еще находятся близко друг к другу и силы притяжения не позволяют им разлететься. Однако из-за возможности "перескоков" частицы могут смещаться друг относительно друга, что и определяет текучесть.
- Газы не сохраняют ни форму, ни объём. Они всегда занимают весь предоставленный им объём. Причина в том, что частицы газа находятся далеко друг от друга, практически не взаимодействуют и обладают большой кинетической энергией. Их непрерывное хаотическое движение приводит к заполнению всего доступного пространства.
Ответ:Твердые тела сохраняют форму и объем благодаря сильным связям и фиксированному положению частиц. Жидкости сохраняют объем, но текучи, так как их частицы связаны, но подвижны. Газы не имеют постоянной формы и объема, так как их частицы движутся свободно и почти не взаимодействуют.

3. Объясните свойства веществ в различных агрегатных состояниях на основе МКТ.

Свойства веществ в различных агрегатных состояниях объясняются на основе трех ключевых положений молекулярно-кинетической теории (МКТ):

1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул, ионов).
2. Эти частицы находятся в непрерывном хаотическом движении, температура является мерой средней кинетической энергии этого движения.
3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания.

Различия в свойствах веществ определяются характером движения частиц, расстоянием между ними и соотношением между средней кинетической энергией их движения ($E_k$) и средней потенциальной энергией их взаимодействия ($E_p$).

Газообразное состояние

В газах расстояния между частицами во много раз превышают размеры самих частиц. Из-за этого силы взаимного притяжения между ними очень малы. Частицы движутся хаотично, с большими скоростями и почти не взаимодействуют друг с другом, кроме как при столкновениях. Кинетическая энергия частиц значительно преобладает над потенциальной энергией их взаимодействия ($E_k \gg E_p$).

Это объясняет основные свойства газов:

• Отсутствие собственной формы и объема. Частицы газа движутся свободно и равномерно заполняют весь предоставленный им объем.
• Высокая сжимаемость. Из-за больших расстояний между частицами газы легко сжимаются под действием внешнего давления.
• Способность оказывать давление. Давление газа на стенки сосуда создается многочисленными ударами быстро движущихся частиц.

Ответ: Свойства газов (отсутствие постоянной формы и объема, высокая сжимаемость) обусловлены тем, что их частицы находятся на больших расстояниях друг от друга, движутся хаотично, а силы взаимодействия между ними пренебрежимо малы, так как кинетическая энергия частиц намного больше потенциальной ($E_k \gg E_p$).

Жидкое состояние

В жидкостях частицы расположены близко друг к другу, почти вплотную. Силы притяжения между ними достаточно сильны, чтобы удерживать их вместе, но недостаточны для того, чтобы зафиксировать в определенном положении. Частицы совершают колебания около временных положений равновесия и могут "перескакивать" с места на место. Кинетическая энергия частиц сопоставима с потенциальной энергией их взаимодействия ($E_k \approx E_p$).

Это объясняет основные свойства жидкостей:

• Сохранение объема. Силы притяжения удерживают частицы на близком расстоянии, не давая им разлететься, что обеспечивает постоянство объема.
• Текучесть (отсутствие собственной формы). Способность частиц перемещаться друг относительно друга позволяет жидкости принимать форму сосуда.
• Малая сжимаемость. Так как частицы уже упакованы плотно, для их дальнейшего сближения требуются очень большие внешние силы.

Ответ: Свойства жидкостей (сохранение объема, текучесть, малая сжимаемость) объясняются тем, что их частицы расположены близко, силы взаимодействия удерживают их вместе, но позволяют им смещаться друг относительно друга, так как их кинетическая и потенциальная энергии сопоставимы ($E_k \approx E_p$).

Твердое состояние

В твердых телах (особенно в кристаллических) частицы упакованы наиболее плотно и расположены в строго определенном порядке, образуя кристаллическую решетку. Силы взаимодействия между ними очень велики. Каждая частица лишь совершает колебательные движения около своего фиксированного положения равновесия (узла решетки). Потенциальная энергия взаимодействия частиц значительно превышает их кинетическую энергию ($E_p \gg E_k$).

Это объясняет основные свойства твердых тел:

• Сохранение формы и объема. Сильное взаимное притяжение и строго упорядоченное расположение частиц обеспечивают постоянство формы и объема тела.
• Прочность. Способность сопротивляться деформации и разрушению обусловлена большими силами межчастичного взаимодействия.
• Практическая несжимаемость. Частицы уже находятся на минимально возможных расстояниях друг от друга.

Ответ: Свойства твердых тел (сохранение формы и объема, прочность, несжимаемость) обусловлены тем, что их частицы образуют упорядоченную структуру, совершают лишь колебательные движения около фиксированных положений, а силы взаимодействия между ними очень велики, так как потенциальная энергия значительно больше кинетической ($E_p \gg E_k$).