Взаємодія частинок речовини

Чому багато тверді тіла володіють великою міцністю? На сталевому тросі товщиною всього 25 мм можна підняти тепловоз. Важко розділити на шматки камінь. Пояснити це можна тяжінням частинок, з яких складаються тверді тіла. Молекули (атоми) в твердих речовинах притягуються один до одного. Але чому тоді шматки розбитого скляного стакана не можна без клею з’єднати один з одним в одне ціле? У той же час шматки пластиліну легко можна з’єднати в один шматок. Проробіть цей досвід самі.

Пояснити ці факти можна, припустивши, що тяжіння молекул (атомів) виявляється лише на малих відстанях між ними. Дійсно, якщо нагріти скляні шматки так, щоб скло стало м’яким, і притиснути їх один до одного, вони злипнуться в одне ціле.

Притягуються і молекули рідини. Проведемо досвід. Підвісимо на пружині чисту скляну пластинку і відзначимо положення нижнього кінця пружини покажчиком (рис. 106, а). Піднесемо до пластинки посудину з водою до зіткнення з поверхнею води (рис. 106, б), після чого будемо опускати посудину до відриву пластинки. Розтягнення пружини збільшиться, що вказує на тяжіння частинок рідини (води) в посудині і на поверхні скляної пластини.

А ось молекули (атоми) газу практично не притягуються один до одного. У газах частинки знаходяться на відстанях, більших, ніж в рідинах і твердих тілах. Тяжіння на цих відстанях мізерно мало. Тому молекули газу розлітаються по всьому наданому газу обсягом. Наприклад, запах парфумів з відкритого флакона поширюється по всій кімнаті.

А чи є між молекулами відштовхування?

Візьміть суцільний гумовий м’ячик і спробуйте його стиснути (рис. 107, а). Чи легко це зробити? Варто тільки перестати стискати м’ячик, як він тут же відновлює свою форму (рис. 107, б). Значить, між частинками м’ячика існує відштовхування. Саме відштовхування частинок ускладнювало стиск м’ячика, воно ж відновило його початкову форму.

Дуже важливо зрозуміти, що тяжіння і відштовхування частинок речовини виявляється лише на малих відстанях між частинками, т. Е. В твердих тілах і рідинах, і помітно змінюється при зміні цих відстаней. Описуючи взаємодія молекул, будемо їх моделювати кульками. Так, на певних відстанях тяжіння двох молекул компенсується (врівноважується) відштовхуванням (рис. 108, а). При віддаленні молекул (рис. 108, б) відштовхування стає менше тяжіння, а при зближенні молекул (рис. 108, в) відштовхування стає більше тяжіння.

Взаємодія двох молекул в тілі умовно можна порівняти зі взаємодією двох кульок, скріплених пружиною (рис. 109, а). При відстанях r> r0 (пружина розтягнута) кульки притягуються один до одного (рис. 109, б), а при відстанях r <r0 (пружина стиснута) – відштовхуються (рис. 109, в).

Хоча ця модель наочна, але має недолік: у ній між кульками проявляється або притягання, або відштовхування. Між частинками речовини тяжіння і відштовхування існує одночасно! На одних відстанях (при віддаленні частинок) переважає тяжіння, а на інших (при зближенні) – відштовхування.

Подумайте і дайте відповідь

Які відомі вам факти пояснюються взаємним тяжінням частинок речовини? Взаємним відштовхуванням?
Чому газ завжди займає весь наданий об’єм?
Чому металевий трос розтягнути набагато важче, ніж гумовий таких же розмірів?
В медичний шприц (без голки) наберіть воду. Закрийте пальцем отвір і стискайте поршнем воду. Чому вода практично не стискається?
Стисніть ластик і відпустіть. Що змусило ластик повернутися до первісної форми і розмірам?
Покажіть на досвіді, що сухі аркуші паперу не прилипають один до одного, а змочені водою – прилипають. Поясніть спостережуваний ефект.
Змочіть два листочки паперу: один – водою, інший – рослинним маслом. Злипнуться вони? Запропонуйте гіпотезу, що пояснює дане явище.
Зробіть вдома самі

Наведіть в зіткнення два шматки парафінової свічки. З’єдналися вони? Чому?
Нагрійте кінець одного шматка свічки на полум’ї спиртівки (або інший свічки) до м’якого стану. З’єднайте шматки. Що вийшло в результаті? Чому?
Цікаво знати!

Якщо акуратно ножем або лезом зачистити торці двох свинцевих циліндрів і щільно притиснути їх один до одного, то циліндри «злипаються». Взаємне тяжіння циліндрів настільки велике, що вони можуть утримувати гирю масою m = 5 кг (рис. 110).

Посилання на основну публікацію