Какие факты доказывают что между молекулами твердых тел существуют силы притяжения кратко

Обновлено: 01.07.2024

Мы уже знаем, что молекула и атомы — наименьшие частицы, составляющие то или иного вещества. Однако, иметь знания о составляющих вещество молекулах недостаточно, чтобы описать его свойства. Например, пар и лед состоят из одинаковых молекул воды, но свойства у них отличаются.

Аналогично обстоит дело и с веществом. Чтобы его описать, необходимо не только знать атомный и молекулярный состав, но и способы соединения частиц, а также их взаимодействия.

Свойство разных простых веществ состоять из одинаковых частиц называется аллотропией, а сами вещества — аллотропными модификациями.

Самым большим количеством аллотропных модификаций обладает углерод (рисунок 14). Его атом получил свое название от вещества, состоящего из атомов угля.

Из таких же самых атомов состоят сажа, графит и алмаз. Просто атомы в них по-другому расположены и по-другому взаимодействуют. Поэтому, их свойства сильно отличаются: из твердого алмаза делают режущие инструменты, а из мягкого графита — стержни для карандашей.

Рисунок 15. Аллотропные модификации углерода.

Взаимное притяжение молекул

Если же все молекулы находятся в беспрерывном движении, почему твердые и жидкие тела не распадаются? Значит, молекулы как-то взаимодействуют между собой, взаимно притягиваются друг к другу.

Но, если вы сломаете карандаш, он же не склеится обратно? Из этого можно сделать просто вывод, что притяжение между молекулами действует только на очень коротком расстоянии. Притяжение между молекулами разных тел неодинаково, что объясняется различной прочностью.

Рассмотрим следующий опыт: если у двух цилиндров идеально ровно срезать поверхности и прижать их друг к другу, вам удастся разорвать их только при большой нагрузке (рисунок 16).

Рисунок 16 Сцепление двух свинцовых цилиндров.

Заметим, что притяжение между молекулами становится заметным, когда расстояние между ними не превышает размеров самих молекул.

Если мы попытаемся таким же образом соединить осколки стекла, то из-за неровностей у нас ничего не выйдет – расстояние между молекулами окажется слишком велико.

Но если нагреть куски стекла, то стекло станет возможно починить. На том же принципе происходит соединение кусков металла при сварке или пайке.

Но почему тогда между молекулами существуют промежутки? По логике вещей, они должны намертво слипнуться. Но этого не происходит, поскольку между молекулами (атомами) в то же время существуют силы отталкивания.

На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов), заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении – отталкивание (рисунок 17).

Рассмотрим примеры, подтверждающие существование отталкивания между молекулами. Если вы несильно скомкаете лист бумаги, постепенно он начнет расправляться, так как при сжатии молекулы оказались настолько близко друг к другу, что начало проявляться отталкивание. Другие явление связаны со смачиванием твердого тела жидкостью. Взгляните на рисунок 18.

Рисунок 18. Иллюстрация опыта, доказывающего притяжения между молекулами вещества и демонстрирующего эффект смачивания.

На пружине с помощью нитей закреплена стеклянная пластина, ее подносят к емкости с водой так, чтобы она легла на поверхность жидкости.

Когда мы пытаемся оторвать платину от поверхности воды, пружина заметно растягивается. Это доказывает существование притяжения между молекулами.

К тому же, мы можем заметить, что стеклянная пластина теперь покрыта тонким слоем воды – это значит, что разрыв произошел там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом, а не с поверхностью стекла.

Благодаря эффекту смачивания мы можем вытирать мокрые предметы, но с другой стороны, вода может и не смачивать тела (парафин/воск/жир) – это означает, что молекулы жидкости притягиваются друг к другу с большей силой, чем к молекулам твердого тела.

СРОЧНО 10 КЛАСС ФИЗИКА
1. Какие наблюдения показывают, что каждое тело состоит из мельчайших частиц?

2. Какие факты доказывают, что между молекулами существуют промежутки?

3. Какие факты доказывают, что между молекулами твердых тел существуют силы притяжения?

4. Какие факты доказывают, что между молекулами жидкости существуют силы притяжения?

5. Какие факты доказывают, что между молекулами газов существуют силы притяжения?

6. Какие факты доказывают, что между молекулами веществ есть силы отталкивания?

1) Взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого вещества.
3) При сближении двух свинцовых цилиндров с зачищенными поверхностями они "слипаются", при растяжении и разрушении тела необходимо приложить силу.
4) Необходимо приложить некоторую силу, чтобы оторвать стеклянную пластинку от поверхности воды.

На этом уроке мы узнаем, что между молекулами существует взаимное притяжение и отталкивание. Молекулы будут притягиваться или отталкиваться друг от друга в зависимости от расстояния между ними. Этим обусловлены многие явления, которые мы наблюдаем в повседневной жизни, например, - явление смачивания.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Взаимное притяжение и отталкивание молекул"

Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Ум заключается не только в знании,

но и в умении применять эти знания

Прошедшие темы были посвящены строению вещества. При изучении этих тем было установлено, что все тела состоят из мельчайших частичек – молекул. Размеры молекул очень и очень малы. Молекулы, в свою очередь, строятся из атомов. Между мельчайшими частицами вещества есть промежутки. Возникает вопрос: каким же образом тогда твердые тела сохраняют форму и объем? Почему ни твердые тела, ни жидкости просто не распадаются на мелкие частицы? Дело в том, что между молекулами существует взаимное притяжение. Соседние молекулы притягиваются друг к другу. Конечно, такое притяжение между двумя молекулами очень слабое и его едва ли можно измерить. Однако, известно, что количество молекул в теле может быть просто огромно. Поэтому, когда речь идет о притяжении миллионов и миллиардов молекул, такое притяжение вполне ощутимо. Обратимся к бытовому опыту: можно легко порвать бумагу. Чтобы сломать карандаш, нужно приложить уже более существенное усилие.

Но и в том, и в другом случае, усилия идут на преодоление притяжения между молекулами. Но притяжение между молекулами в разных веществах различно. Именно поэтому, одни тела значительно прочнее других. Например, чтобы сломать металлическую ложку нужно приложить значительно большую силу, чем для того, чтобы сломать карандаш.

Необходимо отметить, что взаимное притяжение молекул проявляется только тогда, когда они находятся на расстоянии, сравнимом с их размером. То есть, если между двумя молекулами можно втиснуть только одну молекулу, то между ними будет наблюдаться взаимное притяжение.

Если же расстояние между ними увеличить, то притяжение очень быстро ослабевает. Проведем следующий опыт: возьмем свинцовый цилиндр и разрежем его на две части.

Отполируем торцы каждого из полученных цилиндров. Если теперь соединить эти цилиндры и прижать друг к другу, то они сцепятся. Причем, в отдельных случаях, эта сцепка может быть достаточно прочной, чтобы выдержать вес цилиндра. Дело в том, что поверхности этих цилиндров были практически идеально гладкими. Когда сдавили эти цилиндры, расстояния между молекулами обеих половинок стали сравнимы с размерами самих молекул, и они начали притягиваться. В то же время, сломав карандаш, мы не сможем воссоединить его части снова. Это объясняется тем, что на поверхности древесины существует очень много неровностей, которые не позволяют сблизить молекулы на достаточно близкое расстояние.

Можно заметить следующее: если молекулы, оказавшись на достаточно близком расстоянии, начинают притягиваться, то почему тогда все молекулы в теле не слипаются? Ведь между молекулами существуют промежутки. Дело в том, что когда молекулы оказываются слишком близко, между ними возникает взаимное отталкивание. Этим объясняется сопротивление, которое чувствуется при сжатии тел. Более того, некоторые тела после того, как их сжали, распрямляются. Это происходит потому, что при сжатии молекулы сближаются на расстояния, меньше, чем размеры самих молекул, и возникает взаимное отталкивание. Итак, на расстояниях, сравнимых с размерами молекул заметнее проявляется взаимное притяжение, а на более близких расстояниях – взаимное отталкивание.

Рассмотрим еще одно явление, доказывающее существование взаимного притяжения молекул. Это явление смачивания. Если намочить лист бумаги, то он значительно сильнее прилипает ко многим твердым телам (например, к другому листку бумаги, к столу, к стене и так далее). Это объясняется тем, что между молекулами воды и молекулами некоторых твердых тел возникает взаимное притяжение. Можно провести и другой опыт. Подвесим на пружину стеклянную пластину так, как показано на рисунке.

Опустим ее в сосуд с водой так, чтобы поверхности пластины и воды соприкасались. Если теперь попытаться оторвать стеклянную пластину от поверхности воды, то прежде чем это удастся, пружина заметно растянется. А это свидетельствует о том, что встретилось некое сопротивление. Это сопротивление вызвано ничем иным, как взаимным притяжением молекул.

Здесь следует обратить внимание на важную деталь: после отрывания стеклянной пластины от поверхности воды, на поверхности пластины все же останется тонкий слой воды. Можно сделать следующий вывод: разрыв произошел между молекулами воды, а не между молекулами воды и стекла. Следовательно, притяжение между молекулами воды и стекла сильнее, чем притяжение между молекулами воды друг к другу. Однако так происходит далеко не всегда. Например, вода не смачивает жирные тела. Итак, если наблюдается явление смачивания, значит, молекулы воды сильнее притягиваются к молекулам твердого тела, чем друг к другу. Если же явления смачивания не происходит, то это значит, что молекулы воды сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам твердого тела.

Человек может писать ручкой на бумаге только благодаря явлению смачивания: ведь чернила оставляют слой на бумаге. Если бы не было явления смачивания, люди не смогли бы вытереть посуду после мытья.

Основные выводы:

– Между молекулами существует взаимное притяжение и отталкивание.

– Притяжение проявляется только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул. При дальнейшем сближении молекул происходит отталкивание.

– Смачивание возникает в тех случаях, когда притяжение между молекулами воды и твердого тела сильнее, чем притяжение между молекулами воды. Если же притяжение между молекулами воды сильнее, чем притяжение между молекулами твердого тела и молекулами воды, то явление смачивания не происходит.

Известно, что все физические тела состоят из огромного количества молекул. Расстояния между ними сравнимы с их размерами. Почему предметы не распадаются в пыль? Ощутить силу притяжения между двумя частицами невозможно из-за того, что она очень маленькая.

Однако в том случае, когда одновременно действует взаимное притяжение и отталкивание молекул, в которое вовлечено большое их количество, это легко заметить. С такими явлениями человек часто встречается в своей жизни.

Взаимное притяжение молекул

Твёрдые предметы способны сохранять свою цельность. Это происходит благодаря наличию притяжения между мельчайшими частицами вещества — молекулами.

В жидкостях эта связь гораздо слабее, поэтому они способны течь. Это связано с тем, что здесь расстояния между частицами увеличиваются. У газов они ещё больше. Здесь силы притяжения из-за больших расстояний фактически не действуют, позволяя веществу расширяться и заполнять весь доступный объём.

В наличии описанных сил легко убедиться, наблюдая физические явления реальной жизни.

Баланс различных сил, действующих между частицами, имеет важное значение в кристаллах.

Здесь их результатом является образование кристаллической решётки, которая имеет повторяющуюся структуру. При этом молекулы и атомы находятся в строго определённых местах.

Если разделить кусок свинца на две части и отполировать получившийся разрез до блеска, то можно наблюдать необычный эффект. Если обе части прислонить друг к другу, то они прилипнут без всяких видимых причин.

Если поднять одну часть, то другая поднимется вместе с ней. Такое соединение легко выдерживает вес до пяти килограммов. Физика объясняет, что в этом опыте демонстрируется притяжение, существующее между частицами.

Когда человек пытается разломать предмет, то он стремится преодолеть силы, которые притягивают частицы друг к другу. При этом видно, что одни предметы подвергаются воздействию легко, а строение других демонстрируют высокую прочность. Разница между ними состоит в том, что у них различная сила притяжения.

Взаимное отталкивание молекул

Связь между частицами ощущается только на очень маленьком расстоянии. Как только оно начинает значительно превосходить собственные размеры молекул, то сила притяжения резко уменьшается.

В связи с этим возникает вопрос о том, от чего возникает расстояние между ними. Если бы действовало только притяжение, то частицы находились бы вплотную друг к другу, не оставляя промежутков.

Дело в том, что существует также отталкивание. Молекулы устанавливаются на таком расстоянии, когда обе этих силы, направленные противоположно, уравновешиваются.

Можно провести опыт в классе и убедится в действии, которое производит отталкивание. Можно привести такой пример. Если смять резиновую игрушку и отпустить, то она начнёт расправляться до тех пор, пока не примет прежнее положение.

Если части сломанного предмета прислонить друг к другу, то притяжение не возникнет из-за того, что молекулы нельзя подвести на достаточно близкое расстояние, когда такая сила начинает действовать. Эту проблему обычно преодолевают двумя способами:

располагают между частями другие молекулы (например, клей);

может происходить диффузия, когда молекулы одного вещества проникают в другое;

нагревают их, увеличивая подвижность.

Притяжение может быть не только между предметами, состоящими из одного и того же вещества, но и между разными объектами и веществами. Например, если плоский кусок стекла разместить на поверхности воды, а потом поднять его. В этой ситуации заметно, что для этого придётся приложить определённую силу.

Жидкости и твердые тела

Одной из эффектных демонстраций взаимодействия частиц являются капиллярные явления. Жидкость внутри узкой трубочки естественным образом поднимается вверх, преодолевая силу тяжести без дополнительных усилий.

Это явление широко используется в технике и живой природе. Так, в человеческом теле имеется большая сеть капиллярных кровеносных сосудов, работа которой зависит от взаимодействия крови и стенок сосудов.

Нередко бывает так, что опущенное в жидкость тело после поднятия остаётся смоченным. Этот результат говорит о том, что притяжение молекул воды и тела сильнее по сравнению с тем, которое имеется у жидкости.

Иногда, выполняя такой опыт, получают другой результат. Например, парафиновая пластинка, вынутая из воды, останется сухой. В этой ситуации частицы жидкости притягиваются друг к другу с большей силой, чем к пластине.

Явление смачивания или его отсутствия часто используется. Например, водоплавающие птицы, постоянно находясь в воде, тем не менее не смачиваются.

Основные выводы

Силы притяжения и отталкивания, действующие между молекулами, позволяют телам сохранять целостность, удерживая между ними определённые промежутки. Они в разных веществах могут проявляться различным образом.

В жидкостях и газах силы сцепления молекул друг с другом намного слабее, чем в твёрдых телах, а в кристаллах они создают жёсткую решётку высокой прочности.

Можно ли объяснить свойства вещества во всех его агрегатных состояниях строением вещества, движением и взаимодействием его частиц?

Силы взаимодействия молекул.

Молекулы взаимодействуют друг с другом. Без этого взаимодействия не было бы ни твёрдых, ни жидких тел.

Доказать существование значительных сил взаимодействия между атомами или молекулами несложно. Попробуйте-ка сломать толстую палку! А ведь она состоит из молекул. Но одни силы притяжения не могут обеспечить существования устойчивых образований из атомов и молекул. На очень малых расстояниях между молекулами обязательно действуют силы отталкивания. Благодаря этому молекулы не проникают друг в друга и куски вещества никогда не сжимаются до размеров порядка размеров одной молекулы.

Молекула — это сложная система, состоящая из отдельных заряженных частиц: электронов и атомных ядер.

В целом молекулы электрически нейтральны, тем не менее между ними на малых расстояниях действуют значительные электрические силы: происходит взаимодействие электронов и атомных ядер соседних молекул.

Если молекулы находятся на расстояниях, превышающих их размеры в несколько раз, то силы взаимодействия практически не сказываются.

На расстояниях, превышающих 2—3 диаметра молекул, действуют силы притяжения. По мере уменьшения расстояния между молекулами сила их взаимного притяжения сначала увеличивается, но одновременно увеличивается и сила отталкивания. При определённом расстоянии r₀ сила притяжения становится равной силе отталкивания. Это расстояние считается равным диаметру молекулы.

При дальнейшем уменьшении расстояния электронные оболочки атомов начинают перекрываться и быстро увеличивается сила отталкивания. На рисунке 8.5 показаны графики зависимости потенциальной энергии взаимодействия молекул (рис. 8.5, а) и сил притяжения (1) и отталкивания (2) (рис. 8.5, б) от расстояния между молекулами. При r = r₀ потенциальная энергия минимальна, сила притяжения равна силе отталкивания. При r > r₀ сила притяжения больше силы отталкивания; при r

Молекулы жидкости находятся непосредственно друг возле друга. При уменьшении объёма силы отталкивания становятся очень велики. Этим и объясняется малая сжимаемость жидкостей.

Жидкости: 1) малосжимаемы;
2) текучи, т. е. не сохраняют своей формы.

Объяснить текучесть жидкостей можно так. Внешняя сила заметно не меняет числа перескоков молекул в секунду. Но перескоки молекул из одного оседлого положения в другое происходят преимущественно в направлении действия внешней силы. Вот почему жидкость течёт и принимает форму сосуда.

В жидкостях средняя кинетическая энергия теплового движения молекул сравнима со средней потенциальной энергией их взаимодействия. Наличие поверхностного натяжения доказывает, что силы взаимодействия молекул жидкостей существенны, и ими пренебрегать нельзя.

Твёрдые тела.

Атомы или молекулы твёрдых тел, в отличие от атомов и молекул жидкостей, колеблются около определённых положений равновесия. По этой причине твёрдые тела сохраняют не только объём, но и форму.

В твёрдых телах средняя потенциальная энергия взаимодействия молекул много больше средней кинетической энергии их теплового движения.

Если соединить центры положений равновесия атомов или ионов твёрдого тела, то получится правильная пространственная решётка, называемая кристаллической.

На рисунках 8.6 и 8.7 изображены кристаллические решётки поваренной соли и алмаза. Внутренний порядок в расположении атомов кристаллов приводит к правильным внешним геометрическим формам.

Основные положения МКТ. Тепловые явления - Физика, учебник для 10 класса - Класс!ная физика

Читайте также: