Ответьте на вопросы, страница 9 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему движение молекул не рассматривают так же, как и механическое движение?

2. Почему броуновское движение не наблюдается для крупных частиц?

3. Почему движение молекул названо тепловым?

4. В чем отличие броуновского движения от теплового?

1. Почему движение молекул не рассматривают так же, как и механическое движение?

Механическое движение описывает изменение положения в пространстве макроскопических тел, траекторию которых можно проследить и описать с помощью законов классической механики (законов Ньютона). Мы можем определить координаты, скорость и ускорение для каждого тела в любой момент времени. Движение молекул, напротив, касается огромного ансамбля частиц (например, в 1 см³ воздуха содержится порядка $2.7 \times 10^{19}$ молекул). Каждая молекула движется хаотично, постоянно сталкиваясь с другими. Отследить траекторию каждой отдельной молекулы и применить к ней законы механики практически и теоретически невозможно. Это потребовало бы решения гигантской системы уравнений. Поэтому для описания системы из большого числа частиц используют не механический, а статистический подход. Вместо того чтобы следить за каждой частицей, рассматривают средние величины, характеризующие всю систему в целом: среднюю скорость, среднюю кинетическую энергию, давление, температуру. Этими вопросами занимаются молекулярно-кинетическая теория и термодинамика.

Ответ: Движение молекул не рассматривают как механическое из-за их огромного количества и хаотичности движения, что делает невозможным описание траектории каждой отдельной частицы. Вместо этого используется статистический подход, оперирующий средними величинами.

2. Почему броуновское движение не наблюдается для крупных частиц?

Броуновское движение — это видимое в микроскоп хаотичное движение микроскопических частиц (например, пыльцы), взвешенных в жидкости или газе. Причиной этого движения являются неуравновешенные удары молекул окружающей среды по частице. Когда частица очень мала, число молекул, ударяющих ее с разных сторон в каждый момент времени, невелико. Из-за случайного характера движения молекул среды, их удары не компенсируют друг друга полностью. Возникает кратковременная результирующая сила, которая сдвигает частицу в случайном направлении. Для крупных же частиц ситуация иная. Во-первых, на такую частицу одновременно со всех сторон ударяет огромное количество молекул. Согласно закону больших чисел, эти многочисленные удары практически полностью усредняются и компенсируют друг друга. Суммарная сила, действующая на частицу, в любой момент времени близка к нулю. Во-вторых, крупные частицы обладают большой массой и, следовательно, большой инерцией. Чтобы заметно изменить скорость массивной частицы, нужна значительная сила. Даже если возникает небольшая неуравновешенность ударов, она неспособна сообщить крупной частице заметное смещение.

Ответ: Броуновское движение не наблюдается для крупных частиц, так как удары молекул окружающей среды о них взаимно компенсируются из-за большого числа одновременных столкновений, а большая масса (инерция) частицы препятствует заметному изменению ее скорости под действием малых случайных сил.

3. Почему движение молекул названо тепловым?

Движение молекул (атомов, ионов), из которых состоят все тела, называют тепловым, потому что его интенсивность напрямую связана с температурой тела. Температура, с точки зрения молекулярно-кинетической теории, является мерой средней кинетической энергии хаотического поступательного движения частиц вещества. Когда мы нагреваем тело, мы передаем ему энергию. Эта энергия увеличивает внутреннюю энергию тела, что на микроуровне проявляется в увеличении скорости движения его молекул. То есть, чем выше температура тела, тем быстрее и энергичнее движутся его частицы. И наоборот, при охлаждении тела скорость движения молекул уменьшается. Таким образом, название "тепловое движение" подчеркивает неразрывную связь между микроскопическим движением частиц и макроскопической величиной — температурой, которая исторически ассоциировалась с понятием "теплота".

Ответ: Движение молекул названо тепловым, потому что его интенсивность (средняя кинетическая энергия молекул) напрямую определяет температуру тела. Нагревание усиливает это движение, а охлаждение ослабляет.

4. В чем отличие броуновского движения от теплового?

Тепловое движение и броуновское движение — это тесно связанные, но не тождественные понятия. Их основное отличие заключается в объекте, движение которого рассматривается. Тепловое движение — это фундаментальное свойство самой материи. Это непрерывное, хаотичное движение микроскопических частиц, из которых состоит вещество (молекул, атомов). Это движение невидимо напрямую, но его следствием являются такие макроскопические явления, как температура и давление. Броуновское движение — это видимое следствие теплового движения. Это хаотичное движение более крупных, но все еще микроскопических частиц (например, частичек пыли, пыльцы, бактерий), взвешенных в жидкости или газе. Их движение вызвано тем, что молекулы окружающей среды, находящиеся в непрерывном тепловом движении, постоянно и неравномерно ударяют по этим частицам. Таким образом, можно сказать, что броуновское движение — это макроскопическое проявление и прямое экспериментальное доказательство существования невидимого теплового движения молекул.

Ответ: Тепловое движение — это хаотичное движение самих молекул вещества, а броуновское движение — это движение более крупных, взвешенных в веществе частиц, вызванное ударами этих движущихся молекул. Броуновское движение является видимым проявлением теплового.