Глава 1. Первоначальные сведения о строении вещества. § 11. Взаимное притяжение и отталкивание молекул — с. 37
§ 11. Вопрос 1. Почему тела не рассыпаются, хотя и состоят из отдельных молекул?
Тела не рассыпаются, потому что между молекулами действуют силы взаимного притяжения. Молекулы вещества находятся очень близко друг к другу, на расстояниях, сравнимых с их размерами, и именно на таких расстояниях притяжение проявляется заметно. Эти силы удерживают молекулы рядом, поэтому, например, деревянный брусок или металлический прут трудно сломать или растянуть. У разных веществ притяжение между молекулами различно, поэтому различна и прочность тел: порвать лист бумаги легче, чем стальную проволоку.
§ 11. Вопрос 2. Почему, для того чтобы, например, сжать или растянуть ластик, нужно приложить усилие?
Между молекулами вещества одновременно существуют и притяжение, и отталкивание. В недеформированном ластике они уравновешивают друг друга, и молекулы находятся на определённых расстояниях. При растяжении расстояния между молекулами немного увеличиваются, и начинает преобладать притяжение: оно стремится вернуть молекулы назад, поэтому приходится тянуть с усилием. При сжатии расстояния уменьшаются, начинает преобладать отталкивание, и для сжатия снова нужно прикладывать усилие. Чтобы изменить расстояние между молекулами, всегда нужно преодолевать эти силы.
§ 11. Вопрос 3. При каком условии заметнее проявляется отталкивание молекул; притяжение между молекулами?
Отталкивание молекул заметно проявляется на очень малых расстояниях, когда расстояние между молекулами меньше размеров самих молекул (например, при сильном сжатии твёрдого тела или жидкости). Притяжение заметно проявляется на расстояниях, сравнимых с размерами молекул, то есть чуть больших, чем те, на которых преобладает отталкивание. Если молекулы удалены друг от друга на расстояние, во много раз превышающее их размеры (как в газе), то ни притяжение, ни отталкивание практически не проявляются.
§ 11. Дополнительный вопрос. Штукатурка отваливается, если между ней и кирпичной стеной попадает вода. Как это можно объяснить?
Штукатурка держится на стене благодаря притяжению между молекулами раствора и молекулами кирпича: раствор проникает в мелкие неровности и плотно прилегает к поверхности, поэтому молекулы находятся достаточно близко. Когда между штукатуркой и стеной попадает вода, она заполняет эти промежутки и разделяет поверхности. Расстояние между молекулами штукатурки и кирпича становится большим, притяжение между ними практически исчезает. Кроме того, молекулы воды притягиваются и к штукатурке, и к кирпичу слабее, чем те притягиваются друг к другу, а замерзая зимой, вода ещё и расширяется и отрывает слой. В итоге сцепление нарушается, и штукатурка отваливается.
Упражнение 4. Задача 1. Кузнец раскалил два куска железа, наложил их друг на друга и ударил молотом. Почему в результате этого куски соединились?
Решение. При нагревании железо становится мягким, а его поверхность — пластичной, поэтому при ударе молота куски плотно сминаются и неровности исчезают. Под ударом молекулы железа одного куска сближаются с молекулами другого куска до расстояний, сравнимых с размерами молекул. На таких расстояниях проявляется притяжение между молекулами, и куски соединяются в одно целое (это называется кузнечной сваркой). Раскалённые поверхности к тому же очищаются от окалины и грязи, которые мешали бы сближению молекул.
Ответ: куски соединились, потому что при ковке молекулы железа сблизились на расстояния, на которых между ними действует притяжение.
Ответ: куски соединились, потому что при ковке молекулы железа сблизились на расстояния, на которых между ними действует притяжение.
Упражнение 4. Задача 2. Клей позволяет прочно соединять тела. Объясните, почему это происходит.
Решение. Клей — жидкость (или вязкая масса). Он затекает во все неровности склеиваемых поверхностей и плотно прилегает к ним, чего не могут сделать твёрдые тела друг с другом. Благодаря этому молекулы клея оказываются очень близко к молекулам поверхностей, и между ними действуют силы притяжения. После затвердевания клея слой между телами становится прочным, и тела удерживаются вместе. Притяжение молекул клея к молекулам тел и друг к другу значительно, поэтому соединение получается прочным.
Ответ: клей, заполняя неровности, сближает свои молекулы с молекулами склеиваемых тел на расстояния, при которых проявляется притяжение.
Ответ: клей, заполняя неровности, сближает свои молекулы с молекулами склеиваемых тел на расстояния, при которых проявляется притяжение.
Задание 9. Возьмите две небольшие прямоугольные стеклянные пластины. Вымойте их и хорошо вытрите. Плотно прижмите пластины друг к другу. Разъедините их. Выполняйте все действия аккуратно, чтобы не сломать пластины и не пораниться. Теперь проделайте тот же опыт с влажными пластинами. В каком случае разъединить пластины было легче?
Почему?
Ход выполнения.
1. Берём две чистые стеклянные пластины (например, предметные стёкла), моем и тщательно вытираем. Прижимаем их друг к другу плоскостями и пытаемся разъединить, сдвигая или отрывая одну от другой. Сухие пластины разъединяются легко: сопротивление почти не ощущается.
2) Слегка смачиваем пластины водой, прижимаем друг к другу и снова разъединяем. Теперь пластины слипаются: оторвать одну от другой заметно труднее (удобнее сдвигать пластины вдоль плоскости, а не отрывать).
Результат: легче разъединить сухие пластины.
Объяснение. Поверхность стекла кажется гладкой, но на самом деле на ней есть мельчайшие неровности, поэтому сухие пластины соприкасаются лишь в немногих точках, и молекул стекла на нужном расстоянии друг от друга очень мало. Притяжение между пластинами практически не проявляется. Вода заполняет неровности, образуя между пластинами тонкий сплошной слой. Молекулы воды находятся близко и к молекулам обоих стёкол, и друг к другу, между ними действуют силы притяжения, которые и удерживают пластины. Кроме того, слой воды препятствует проникновению воздуха между пластинами.
Вывод: притяжение между молекулами проявляется при очень малых расстояниях; жидкость, плотно прилегающая к поверхностям, увеличивает число притягивающихся молекул, поэтому смоченные пластины разъединить труднее.
2) Слегка смачиваем пластины водой, прижимаем друг к другу и снова разъединяем. Теперь пластины слипаются: оторвать одну от другой заметно труднее (удобнее сдвигать пластины вдоль плоскости, а не отрывать).
Результат: легче разъединить сухие пластины.
Объяснение. Поверхность стекла кажется гладкой, но на самом деле на ней есть мельчайшие неровности, поэтому сухие пластины соприкасаются лишь в немногих точках, и молекул стекла на нужном расстоянии друг от друга очень мало. Притяжение между пластинами практически не проявляется. Вода заполняет неровности, образуя между пластинами тонкий сплошной слой. Молекулы воды находятся близко и к молекулам обоих стёкол, и друг к другу, между ними действуют силы притяжения, которые и удерживают пластины. Кроме того, слой воды препятствует проникновению воздуха между пластинами.
Вывод: притяжение между молекулами проявляется при очень малых расстояниях; жидкость, плотно прилегающая к поверхностям, увеличивает число притягивающихся молекул, поэтому смоченные пластины разъединить труднее.