Страница 224 — Задачи для повторения

Сами молекулы не изменились: пар состоит из тех же молекул H₂O, что и вода; изменился только характер их движения и расположения. Расстояние между молекулами изменилось: при превращении воды в пар оно сильно увеличилось (объём при испарении возрастает примерно в 1700 раз, значит, среднее расстояние между молекулами возрастает примерно в 12 раз). В водяном паре молекулы находятся далеко друг от друга, слабо взаимодействуют и движутся почти свободно.

Гвоздь, находясь во влажной древесине, взаимодействует с водой и кислородом воздуха и ржавеет: на его поверхности образуется красно-бурая ржавчина. Молекулы ржавчины (и растворы железных соединений) вследствие диффузии проникают в соседние слои древесины между её частицами. Диффузия идёт тем быстрее, чем влажнее древесина (в жидкости молекулы перемещаются легче) и чем выше температура. Поэтому вокруг гвоздя появляется красноватый налёт — это продукты ржавчины, продиффундировавшие в доску.

Молекулы красителя тёмной ткани переходят в соседнюю белую ткань вследствие диффузии. В мокрой ткани краситель частично растворяется в воде, молекулы свободно перемещаются в жидкости и через места соприкосновения переходят на белую ткань, поэтому она окрашивается. Чем дольше контакт, тем больше молекул красителя проникает в белую ткань, и тем заметнее пятна. Сухая ткань окрашивается гораздо медленнее.

Растворение сахара — это диффузия: молекулы сахара переходят с поверхности кристаллов между молекулами воды, а молекулы воды проникают между молекулами сахара. Скорость диффузии определяется скоростью движения молекул. При повышении температуры молекулы движутся быстрее, поэтому в горячей воде сахар растворяется быстрее, чем в холодной.

Примеры опытов. 1. Два свинцовых цилиндра со свежими гладкими срезами, плотно прижатые друг к другу и повёрнутые, слипаются так, что к нижнему можно подвесить груз; чтобы они склеились, поверхности должны быть очень гладкими, чтобы молекулы подошли близко друг к другу. 2. Две капли воды, соприкоснувшись, сливаются в одну; капли ртути сливаются в шарики. 3. Столб жидкости или проволоку трудно разорвать: твёрдые тела сопротивляются разрыву. 4. Мокрая стеклянная пластинка отрывается от поверхности воды с трудом: к ней «прилипает» вода, и для отрыва нужна сила больше её веса. 5. Склеивание и пайка, смачивание. Все эти опыты показывают, что на малых расстояниях между молекулами действуют силы притяжения.

Бронза — сплав меди с оловом, плавится при температуре около 900–950 °C (чистая медь плавится при 1085 °C), поэтому медь и бронзу можно было получить и расплавить в простых печах и кострах, а температура плавления железа гораздо выше — 1539 °C, достичь такой температуры в древности было трудно. Кроме того, медь встречается в природе в самородном виде и легко выплавляется из руд, а бронза мягче железа в литье и хорошо заполняет форму. Для обработки железа потребовались более совершенные печи с наддувом воздуха — поэтому железный век наступил позже бронзового.

Температура одинакова, поэтому средняя кинетическая энергия молекул пара и воды одинакова, но расположение и взаимодействие молекул разные. В воде молекулы расположены почти вплотную, расстояния между ними сравнимы с размерами молекул; притяжение между ними значительно, оно удерживает молекулы вблизи друг друга (жидкость сохраняет объём). В паре расстояния между молекулами много больше размеров молекул (в среднем примерно в 10 раз), поэтому молекулы почти не притягиваются, движутся свободно по всему предоставленному объёму и лишь изредка сталкиваются. Чтобы превратить воду при 100 °C в пар, нужно затратить энергию на разрыв связей между молекулами.

Да, может. Агрегатное состояние вещества зависит от температуры. Температура плавления меди 1085 °C, поэтому при температуре выше 1085 °C (например, в плавильной печи) медь жидкая. Температура плавления (затвердевания) ртути −39 °C, поэтому при температуре ниже −39 °C (например, при −50 °C) ртуть становится твёрдой. Значит, при подходящих условиях медь жидкая, а ртуть твёрдая: например, при 1100 °C медь жидкая, а при −50 °C ртуть твёрдая.

В газах расстояния между молекулами в десятки раз больше размеров молекул, а силы взаимодействия очень малы, поэтому при сжатии молекулы легко сближаются и объём заметно уменьшается. В жидкостях и твёрдых телах молекулы расположены почти вплотную друг к другу, свободного пространства между ними мало, и при попытке сблизить их сильно проявляется отталкивание. Поэтому их объём при том же давлении изменяется очень мало.

Положение пассажира изменяется или не изменяется относительно разных тел. В покое он находится относительно тел, которые движутся вместе с электричкой: вагона, сидений, других пассажиров, машиниста, вещей в вагоне. В движении он находится относительно тел, связанных с землёй: платформ, зданий, деревьев, столбов вдоль пути, а также относительно встречного поезда.

Движение определяют относительно третьего тела, которое считают неподвижным, например платформы, здания, столбов или деревьев за окном. Если пассажир в своей электричке видит, что по отношению к платформе и зданиям изменилось положение его вагона — его электричка тронулась; если же положение относительно платформы не изменилось, а соседний поезд смещается, то начала движение соседняя электричка. Дополнительные признаки: толчок при разгоне, шум колёс и стук на стыках — они возникают лишь в движущемся поезде.

Дано: v = 11,2 км/с.
Найти: v в км/ч.
Решение: в одном часе 3600 с, поэтому за 1 ч ракета пройдёт путь в 3600 раз больший: v = 11,2 км/с = 11,2 · 3600 км/ч = 40 320 км/ч.
Ответ: 40 320 км/ч ≈ 4,0·10⁴ км/ч.

Дано: s = 120 см; t = 1 сут = 24 ч.
Найти: v в см/ч.
Решение: v = s/t = 120 см : 24 ч = 5 см/ч.
Ответ: 5 см/ч.

Дано: t = 10 мин = 600 с; s = 1,2 км = 1200 м.
Найти: v.
Решение: v = s/t = 1200 м : 600 с = 2 м/с. В км/ч: 2 · 3,6 = 7,2 км/ч.
Ответ: v = 2 м/с = 7,2 км/ч.