Глава 1. Тепловые явления. § 2. Агрегатные состояния вещества — с. 9
§ 2. Вопрос 1. Опишите, как меняется взаимодействие между молекулами вещества с изменением расстояния между ними.
Между молекулами одновременно действуют силы притяжения и отталкивания, причём они проявляются только на малых расстояниях. Существует равновесное расстояние r₀, при котором силы отталкивания и притяжения равны по модулю. Если расстояние между молекулами больше равновесного, преобладают силы притяжения (при растяжении тела они возвращают молекулы назад); если меньше — преобладают силы отталкивания (при сжатии тела они не дают молекулам сблизиться). Когда расстояния превышают размеры молекул в несколько раз, силы взаимодействия почти не сказываются. Чем сильнее отклонение от r₀, тем больше возникающие силы (модель — тележки с магнитами и пружинами: чем ближе тележки, тем сильнее притяжение магнитов, а после соприкосновения пружин появляется возрастающее отталкивание).
§ 2. Вопрос 2. Охарактеризуйте движение частиц вещества в различных агрегатных состояниях.
В газах среднее расстояние между молекулами значительно больше их размеров, взаимодействие почти отсутствует; бо́льшую часть времени молекула движется прямолинейно и быстро, затем меняет направление при столкновении с другой молекулой или стенкой сосуда. В жидкостях молекулы расположены близко друг к другу: совершив несколько десятков — сотен колебаний около некоторого положения равновесия, молекула скачком переходит в новое положение и колеблется рядом с новыми соседями, поэтому положения молекул не фиксированы. В твёрдых телах молекулы находятся на расстояниях, близких к размерам молекул, и только колеблются около положений равновесия; в кристаллах эти положения образуют правильную кристаллическую решётку (узлы решётки).
§ 2. Вопрос 3. Объясните свойства веществ в различных агрегатных состояниях на основе МКТ.
Газ: расстояния между молекулами велики, силы взаимодействия почти не проявляются, молекулы движутся быстро и свободно, поэтому газ не сохраняет ни форму, ни объём, занимает весь предоставленный объём и легко сжимается. Жидкость: молекулы расположены близко, взаимодействие достаточно велико, чтобы объём оставался постоянным, но недостаточно, чтобы сохранялась форма, так как молекулы время от времени скачком меняют положение; поэтому жидкость текуча, принимает форму сосуда и почти не сжимается. Твёрдое тело: молекулы колеблются около положений равновесия, взаимодействие велико; при попытке изменить расстояние возникают значительные силы притяжения или отталкивания, поэтому твёрдые тела сохраняют и форму, и объём. Какое состояние реализуется, зависит от соотношения энергии хаотического движения и силы притяжения между молекулами.