Номер 4, страница 30 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

4. Объясните физические явления исходя из представлений об атомно-молекулярном строении вещества. Приведите примеры.

Атомно-молекулярное учение — это фундаментальная концепция, объясняющая строение и свойства материи. Согласно этому учению, все вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул, ионов), которые находятся в непрерывном хаотическом движении и взаимодействуют друг с другом силами притяжения и отталкивания. На основе этих трех положений можно объяснить множество физических явлений.

Диффузия

Диффузия — это процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого. Это явление является прямым следствием непрерывного и хаотического (теплового) движения частиц. Молекулы, беспорядочно двигаясь, проникают в промежутки между другими молекулами. Скорость диффузии зависит от температуры (с ростом температуры частицы движутся быстрее, и диффузия ускоряется) и от агрегатного состояния вещества. В газах диффузия происходит быстро, так как расстояния между молекулами велики, и они свободно перемещаются. В жидкостях — медленнее, а в твердых телах — очень медленно, так как частицы в них сильно связаны и могут лишь колебаться около своих положений равновесия.
Пример: распространение запаха духов в комнате, постепенное окрашивание воды, в которую опустили кристаллик марганцовки, или засаливание огурцов в рассоле.

Ответ: Явление диффузии объясняется непрерывным и хаотическим движением атомов и молекул, из которых состоят вещества, приводящим к их взаимному проникновению.

Броуновское движение

Броуновское движение — это беспорядочное движение мельчайших твердых частиц, взвешенных в жидкости или газе. Это явление также является доказательством теплового движения молекул. Невидимые молекулы жидкости или газа, непрерывно и хаотически двигаясь, со всех сторон ударяют о взвешенную частицу (например, пыльцу). Поскольку число ударов с разных сторон в каждый момент времени неодинаково, их действие не компенсируется. В результате равнодействующая сила постоянно меняется по величине и направлению, заставляя частицу перемещаться случайным образом.
Пример: хаотичное движение частиц пыльцы в капле воды или частиц дыма в воздухе, наблюдаемое под микроскопом.

Ответ: Броуновское движение объясняется тем, что удары хаотически движущихся молекул среды (жидкости или газа) о взвешенную в ней частицу не скомпенсированы в каждый момент времени.

Тепловое расширение и сжатие

Большинство тел расширяются при нагревании и сжимаются при охлаждении. Это явление объясняется изменением интенсивности движения частиц и расстояния между ними. Температура является мерой средней кинетической энергии частиц. При нагревании тела средняя кинетическая энергия его частиц увеличивается, они начинают двигаться быстрее и колебаться с большей амплитудой. Это приводит к увеличению среднего расстояния между частицами, и, как следствие, к увеличению размеров (объема) всего тела. При охлаждении происходит обратный процесс.
Пример: металлический стержень удлиняется при нагревании; ртуть или спирт в термометре поднимаются по капилляру при повышении температуры; на железнодорожных путях и мостах оставляют специальные зазоры для компенсации теплового расширения.

Ответ: Тепловое расширение тел при нагревании объясняется увеличением средней скорости движения частиц вещества, что приводит к увеличению среднего расстояния между ними; при охлаждении происходит обратный процесс сжатия.

Агрегатные состояния вещества

Существование трех основных агрегатных состояний вещества — твердого, жидкого и газообразного — определяется соотношением между кинетической энергией движения частиц ($E_k$) и потенциальной энергией их взаимодействия ($E_p$).
В газах: кинетическая энергия частиц значительно преобладает над энергией их взаимодействия ($E_k \gg E_p$). Молекулы движутся с большими скоростями, почти не взаимодействуя друг с другом, и находятся на больших расстояниях. Газы не имеют собственной формы и объема, занимая весь предоставленный им сосуд.
В жидкостях: кинетическая энергия частиц сопоставима с энергией их взаимодействия ($E_k \approx E_p$). Частицы расположены близко друг к другу, силы притяжения удерживают их вместе, но частицы могут перемещаться относительно друг друга (текучесть). Жидкости сохраняют объем, но принимают форму сосуда.
В твердых телах: энергия взаимодействия частиц значительно больше их кинетической энергии ($E_p \gg E_k$). Частицы сильно связаны друг с другом и расположены в определенном порядке (в кристаллических телах), совершая лишь колебательные движения около положений равновесия. Твердые тела сохраняют и форму, и объем.
Пример: вода в зависимости от температуры может быть льдом (твердое тело), жидкостью или водяным паром (газ).

Ответ: Различие в свойствах трех агрегатных состояний вещества объясняется разным характером движения частиц и соотношением между их кинетической энергией и энергией взаимного притяжения.

Давление газа

Давление, которое газ оказывает на стенки сосуда, является результатом многочисленных ударов его молекул об эти стенки. Каждая молекула, двигаясь хаотично, сталкивается со стенкой, передавая ей импульс. Хотя сила удара одной молекулы ничтожно мала, огромное количество молекул в газе и высокая частота их столкновений создают постоянное, измеримое давление. Чем выше температура газа, тем больше скорость молекул, тем сильнее и чаще их удары о стенки, и, следовательно, выше давление. Увеличение концентрации молекул (количества газа в том же объеме) также приводит к росту давления из-за увеличения числа ударов.
Пример: давление воздуха внутри надутого воздушного шарика или автомобильной шины, которое не дает им сжаться.

Ответ: Давление газа на стенки сосуда объясняется непрерывными ударами огромного числа хаотически движущихся молекул газа об эти стенки.