Строение вещества: молекулы, диффузия, агрегатные состояния
Вещество состоит из движущихся и взаимодействующих частиц, и это объясняет диффузию, расширение и три агрегатных состояния.
1) Все вещества состоят из частиц — молекул и атомов, между которыми есть промежутки. 2) Частицы непрерывно и беспорядочно движутся; скорость движения растёт с температурой. 3) Частицы одновременно притягиваются и отталкиваются: на расстоянии порядка размера молекулы (около 10⁻¹⁰ м) преобладает притяжение, при сильном сближении — отталкивание.
N = m / m₀, где m — масса тела, кг; m₀ — масса одной молекулы, кг; N — число молекул, безразмерное. Например, масса молекулы воды m₀ ≈ 3,0·10⁻²⁶ кг.
V₀ = V / N, где V — объём тела, м³; N — число молекул; V₀ — объём на одну молекулу, м³. Оценка линейного размера молекулы: d ≈ ∛V₀ ≈ 10⁻¹⁰ м = 0,1 нм.
Три агрегатных состояния
| Состояние | Расстояние между частицами | Движение частиц | Форма и объём |
|---|---|---|---|
| Твёрдое | порядка размера молекулы, частицы в узлах кристаллической решётки | колебания около положений равновесия | сохраняет и форму, и объём |
| Жидкое | примерно как в твёрдом теле | колебания плюс перескоки к соседям | сохраняет объём, форму принимает по сосуду |
| Газообразное | во много раз больше размера молекулы | свободный полёт между столкновениями | не сохраняет ни форму, ни объём |
- ·Заметно на расстояниях порядка 10⁻¹⁰ м
- ·Свинцовые цилиндры со счищенными торцами слипаются
- ·Каплю трудно разорвать
- ·Твёрдое тело не рассыпается
- ·Резко растёт при сближении частиц
- ·Жидкость практически несжимаема
- ·Твёрдое тело сопротивляется сжатию
- ·Сжатый газ распрямляет поршень
Дано: m = 18 г = 0,018 кг; m₀ = 3,0·10⁻²⁶ кг. Решение: N = m/m₀ = 0,018 кг / (3,0·10⁻²⁶ кг) = 6,0·10²³. Объём этой воды V = m/ρ = 0,018 кг / 1000 кг/м³ = 1,8·10⁻⁵ м³, тогда на одну молекулу приходится V₀ = V/N = 1,8·10⁻⁵ / 6,0·10²³ = 3,0·10⁻²⁹ м³, откуда d ≈ ∛V₀ ≈ 3·10⁻¹⁰ м. Ответ: N = 6,0·10²³ молекул, d ≈ 3·10⁻¹⁰ м.
При нагревании размеры молекул практически не меняются. Растёт скорость их теплового движения, из-за чего увеличиваются промежутки между частицами — поэтому тело расширяется. По этой же причине неверно говорить, что при сжатии газа «сжимаются молекулы»: уменьшаются именно промежутки.
- ✓Могу назвать три положения молекулярного строения вещества и опыт к каждому
- ✓Объясняю расширение тел ростом промежутков, а не размеров молекул
- ✓Знаю, что диффузия ускоряется при нагревании и быстрее всего идёт в газах
- ✓Объясняю свойства трёх состояний через расстояния и характер движения частиц
- ✓Массы в формуле N = m/m₀ подставляю в килограммах