Номер 1, страница 59 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

1. Что в строении жидкостей определяет их свойства?

Что в строении жидкостей определяет их свойства?

Свойства жидкостей определяются особенностями их молекулярного строения и характером движения их молекул, которые занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами.

Ключевыми особенностями строения жидкостей являются:

• Отсутствие дальнего порядка и наличие ближнего порядка. В отличие от кристаллических твердых тел, где атомы или молекулы образуют строгую, упорядоченную решетку (дальний порядок), в жидкостях молекулы расположены хаотично. Однако они упакованы достаточно плотно, поэтому в расположении ближайших друг к другу молекул наблюдается некоторая упорядоченность (ближний порядок). Это означает, что каждая молекула окружена соседями примерно так же, как и в кристалле, но эта упорядоченность быстро нарушается на расстояниях, превышающих несколько диаметров молекул.
• Плотная упаковка молекул. Расстояния между молекулами в жидкости сравнимы с размерами самих молекул, как и в твердых телах. Это объясняет, почему жидкости, подобно твердым телам, имеют определенный объем и их трудно сжать.
• Силы межмолекулярного взаимодействия. Силы притяжения между молекулами жидкости достаточно велики, чтобы удерживать их вместе и не давать разлетаться (в отличие от газов), но недостаточно сильны, чтобы зафиксировать их в строгих положениях (в отличие от твердых тел).

Эти особенности строения определяют следующие макроскопические свойства жидкостей:

• Текучесть. Поскольку молекулы не закреплены жестко, они могут перемещаться относительно друг друга под действием внешних сил. Это позволяет жидкости течь и принимать форму сосуда, в котором она находится.
• Сохранение объема. Из-за плотной упаковки и сильного притяжения между молекулами жидкость сохраняет свой объем.
• Поверхностное натяжение. Молекулы на поверхности жидкости испытывают результирующую силу, направленную внутрь объема, так как силы притяжения со стороны других молекул жидкости не скомпенсированы. Это заставляет поверхность жидкости сокращаться, ведя себя как упругая пленка.
• Вязкость. Это свойство, характеризующее внутреннее трение, возникает из-за того, что при течении слои жидкости движутся с разными скоростями, и молекулы из более быстрых слоев "тормозятся" взаимодействием с молекулами из более медленных слоев.

Ответ: Свойства жидкостей определяются сочетанием плотной упаковки молекул, наличием ближнего порядка в их расположении (при отсутствии дальнего) и силами межмолекулярного взаимодействия, которые позволяют молекулам перемещаться друг относительно друга, но удерживают их в пределах определенного объема.

2. Каковы особенности движения молекул жидкости?

Движение молекул в жидкости имеет сложный, комбинированный характер и существенно отличается как от движения частиц в твердом теле, так и в газе.

Основными особенностями движения молекул жидкости являются:

• Колебательное движение. Каждая молекула жидкости совершает беспорядочные колебания около некоторого временного положения равновесия. Это движение похоже на колебания атомов в узлах кристаллической решетки твердого тела. Однако, в отличие от твердых тел, это положение равновесия не является постоянным.
• Перескоки (поступательное движение). Время от времени, получив достаточную энергию от соседних молекул в результате тепловых флуктуаций, молекула совершает "перескок" из одного временного положения равновесия в другое, находящееся по соседству. Для этого ей нужно преодолеть энергетический барьер, создаваемый силами притяжения со стороны окружающих молекул. Эти перескоки происходят в случайных направлениях.

Этот двойственный характер движения можно охарактеризовать понятием "время оседлой жизни" молекулы. Это среднее время, в течение которого молекула колеблется около одного положения равновесия, прежде чем совершить перескок в новое. Это время зависит от температуры: с ростом температуры "время оседлой жизни" уменьшается, а частота перескоков растет, что делает жидкость более подвижной (ее вязкость уменьшается).

Сравнение с другими агрегатными состояниями:

• Отличие от твердых тел: в твердых телах частицы в основном только колеблются около фиксированных положений в кристаллической решетке, а перескоки (диффузия) происходят крайне редко.
• Отличие от газов: в газах молекулы движутся хаотично и поступательно на большие расстояния, практически не взаимодействуя друг с другом, кроме моментов столкновений. В жидкости же молекула постоянно находится в "толпе" других молекул, и ее движение — это скорее "проталкивание" и "перекатывание" с места на место.

Именно совокупность колебаний и частых перескоков обуславливает текучесть жидкостей, а также такие явления, как диффузия и броуновское движение в них.

Ответ: Особенностью движения молекул жидкости является сочетание непрерывных хаотических колебаний около временных положений равновесия с периодическими "перескоками" из одного такого положения в другое. Этот комбинированный характер движения определяет текучесть жидкости и ее промежуточные свойства между твердым телом и газом.