Что означает выражение молекулы взаимодействуют

Взаимодействие молекул в физике с примерами

Взаимодействие молекул:

Оглядитесь вокруг, и вы увидите множество физических тел. Это и ваш сосед, с которым вы сидите за партой, и сама парта. Это и стул, на котором вы сидите, и ручка, которой вы пишете, и т. п. Все эти тела, как вы уже знаете, состоят из разделенных промежутками частичек, которые постоянно двигаются. Тогда почему частички, из которых состоят физические тела, не разлетаются во все стороны? Более того, тела не только не рассыпаются на отдельные моле кулы — наоборот, чтобы их растянуть, сломать, разорвать, нужно приложить усилие. Попробуем разобраться, почему так.

Причина того, что все тела вокруг нас не распадаются на отдельные молекулы, очевидна: молекулы притягиваются друг к другу. Каждая молекула притягивается к соседним молекулам, а те, в свою очередь,— к ней. Именно благодаря межмолекулярному притяжению твердые тела сохраняют свою форму, жидкость собирается в капли (рис. 2.19), скотч прилипает к бумаге, чернила оставляют след на листе, прижатые друг к другу срезами свинцовые цилиндры крепко схватываются (рис. 2.20).

В науке установлено, что притяжение между молекулами действует всегда. Почему же тогда разбитая чашка не становится целой после того, как ее обломки прижмут друг к другу? С какой бы силой мы ни прижимали друг к другу части сломанного карандаша, они также не соединятся в целый карандаш.

Дело в том, что притяжение между молекулами становится заметным только на очень малых расстояниях (таких, которые можно сравнить с размерами самих частичек). Прижимая обломки чашки или части сломанного карандаша, мы приближаем на такие расстояния только очень малое количество молекул. Расстояние же между большинством из них остается таким, что молекулы практически не взаимодействуют. Теперь становится понятным, почему для того, чтобы свинцовые цилиндры слиплись, необходимо предварительно отшлифовать срезы, а кусочки мягкого воска или пластилина легко слипнутся и без всякого шлифования.

Два сухих листа невозможно сблизить настолько, чтобы они соединились. Однако если смочить листы водой, то они слипнутся, так как молекулы воды приблизятся к молекулам бумаги настолько, что межмолекулярное притяжение уже будет удерживать листы друг возле друга (рис. 2.21).

Межмолекулярное притяжение также является причиной смачивания или несмачивания тела определенными жидкостями (рис. 2.22).

Межмолекулярное отталкивание:

Выше мы доказали, что между молекулами существует притяжение. Учитывая это, возникает целый ряд вопросов. Почему же молекулы газов, в беспорядке двигаясь и постоянно сталкиваясь между собой, не слипаются

Рис. 2.22. Капелька воды растекается по поверхности чистого стекла (смачивает ее), поскольку притяжение между молекулами жидкости больше, чем между молекулами жидкости и стекла (о). Притяжение между молекулами воды больше, чем между молекулами воды и жира, которым покрыты перья водоплавающих птиц поэтому вода не смачивает их (вспомните выражение «как с гуся вода») (б) в один большой ком? Почему, если сжать, например, губку, она через некоторое время восстановит свою форму?

Дело в том, что молекулы не только притягиваются друг к другу, но и отталкиваются. Если расстояние между ними станет очень малым (немного меньше размера молекулы), то межмолекулярное отталкивание становится более сильным, чем притяжение. Попробуйте сжать, например, монетку. Вы не сможете заметно уменьшить ее размеры, так как молекулы монетки будут отталкиваться друг от друга. Так же вы не сможете заметно уменьшить объем жидкости даже с помощью мощного пресса.

Именно межмолекулярное притяжение и отталкивание удерживает молекулы жидкостей и твердых веществ на более или менее определенных расстояниях, которые приблизительно равны размерам самих молекул. В случае уменьшения расстояния молекулы начинают отталкиваться друг от друга, а в случае увеличения — притягиваться, поэтому как для сближения, так и для отдаления молекул необходимо приложить усилие.

Молекулы взаимодействуют между собой: они одновременно притягиваются и отталкиваются. Межмолекулярное взаимодействие проявляется на расстояниях, которые можно сравнить с размерами самих молекул.

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

Урок физики «Взаимодействие молекул»

Описание разработки

Цель урока: выяснить физический смысл взаимодействия молекул.

Задачи:

Воспитательная: воспитание дисциплинированности в классе; внимательность на уроках.

Образовательная: познакомить учащихся с взаимодействием молекул.

Орг. момент

I. Повторение

Для чего необходимо знать строение вещества?

Что вы знаете о строении вещества? Как можно получить такие сведения?

Какие факты, явления говорят о том, что вещества состоят из мельчайших частиц?

Назовите доказательства того, что молекулы вещества находятся в постоянном хаотическом движении.

II. Отчет о домашнем эксперименте

Учащиеся, проводившие домашний эксперимент, выходят к доске и сообщают результаты опыта:

Наблюдалась диффузия чая в воде. В холодной воде за то же время ок¬расилась меньшая часть объема, значит, диффузия протекает медленнее при более низкой температуре.

Учитель задает вопросы по ходу изложения:

Какое явление наблюдалось в том и другом стаканах?

Есть ли разница в результатах опытов?

В каком случае диффузия протекала быстрее?

III. Изучение нового материала

Почему твердые тела хорошо держат свою форму? Что заставляет их держаться вместе?

Прижмите друг к другу два куска пластилина.

Сожмите пальцами ластик, а затем отпустите его. Проделайте задания 1 и 2, сделайте вывод:

При каком условии становятся заметны силы притяжения между частицами?

Когда становятся значительными силы отталкивания между частицами?

Основной вывод: Между молекулами существуют силы притяжения. Они заметны лишь на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул. Промежутки между молекулами существуют лишь для того, чтобы при

сжатии тела между молекулами могли возникнуть силы отталкивания. Когда две молекулы находятся на расстоянии примерно равном диаметру молекулы, силы притяжения уравновешены силами отталкивания.

В зависимости от направления действия внешних сил, проявляются либо силы притяжения, либо силы отталкивания.

Поставим опыт по отрыву кусочка стекла (пластинки)от поверхности воды. На опыте ученики наблюдают, что

в момент отрыва динамометр показывает силу, большую, чем сила тяжести пластинки. Значит, молекулы разных

веществ притягиваются друг к другу с разной силой.

Важным элементом опыта является тот факт, что нижняя поверхность пластинки остается влажной.

Делается вывод: сила притяжения между молекулами стекла и воды больше, чем сила притяжения между молекулами воды.

По этой же причине мы наблюдаем подъем воды в тонкой трубочке (капилляре).

Целая система длинных каналов и пор имеется у растений и деревь­ев. Диаметры этих каналов меньше сотых долей миллиметра. Благодаря этому капиллярные силы поднимают почвенную влагу на значительную высоту (до нескольких десятков метров!) и разносят воду по телу расте­ния.

В тех случаях, когда молекулы жидкости притягиваются к молекулам твердого тела сильнее, чем друг к другу, мы говорим о смачивании твер­дого тела. Вода смачивает стекло, дерево, хлопок, кожу.

Но есть и другой вид взаимодействия: если опустить на поверхность воды парафиновую, либо покрытую жиром стеклянную пластинку, то на поверхности пластинки воды не будет.

Это указывает на то, что сила притяжения между молекулами воды больше, чем между молекулами воды и твердого тела. В таких случаях говорят о несмачиваемости поверхностей. На таких повер­хностях небольшие объемы воды не растекаются, а собираются в виде капли.

Стволы деревьев пронизаны мельчайшими трубочками — капилля­рами (диаметр около миллиметра), по которым к кроне поднимаются питательные вещества, растворенные в воде.

При строительстве домов фундамент изолируют от кирпичных стен, чтобы они не сырели. Для этого на фундамент кладут либо рубероид, либо другой материал, в котором капилляры отсутствуют.

Закрепление изученного

Верно ли утверждение, что молекулы газа движутся, а молекулы твердого тела нет?

Что означают слова: молекулы взаимодействуют?

Верно ли утверждение: молекулы газа отталкиваются, а молекулы твердого тела и жидкости притягиваются?

Проверку знаний можно провести и в виде опроса по карточкам. При­мерное содержание карточек может быть следующим:

При каких условиях между молекулами возникают силы оттал­кивания?

Какие явления указывают на то, что между молекулами сущест­вуют силы притяжения.

Как можно «склеить» два куска стекла?

Домашнее задание

§ 10; вопросы к параграфу; упр. 2.

Задача на смекалку:

Что произошло бы с твердыми, жидкими и газообразными вещества­ми, если бы их молекулы престали притягиваться друг к другу? переста­ли отталкиваться друг от друга?

Дополнительный материал

Опыты с несмачиваемыми поверхностями

Несмачивание тел может привести к любопытным явлениям. Возьмите игол­ку, смажьте ее жиром и аккуратно положите плашмя на воду. Иголка не утонит. Внимательно всматриваясь, можно заметить, что иголка «продавливает» воду и спокойно лежит в образовавшейся ложбинке.

Это интересное свойство используется насекомыми, быстро бегающими по воде, не замочив лапок (водомерки, например, настолько приспособились «хо­дить по воде», что постоянно живут на ее поверхности).

Если взять аквариум и деревянный кубик с ровными, хорошо отполирован­ными гранями, то можно наблюдать интересное явление. В сухом аквариуме аккуратно протрите дно салфеткой, слегка смазанной маслом. Также аккуратно протрите и одну из граней кубика. Убедитесь, что вода «не хочет» смачивать эту грань кубика. Затем, поставив кубик на дно аквариума смазанной гранью вниз, медленно заполните аквариум водой. Кубик «откажется» всплывать и останется лежать на дне.

Источник

Что означает выражение молекулы взаимодействуют

Силы взаимодействия молекул

Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженной электронной оболочки. Заряд ядра равен суммарному заряду всех электронов, поэтому в целом атом электрически нейтрален.
Молекула, состоящая из одного или нескольких атомов, тоже электрически нейтральна.

Рассмотрим взаимодействие между молекулами на примере двух неподвижных молекул.

Между телами в природе могут существовать гравитационные и электромагнитные силы.
Так как массы молекул крайне малы, ничтожно малые силы гравитационного взаимодействия между молекулами можно не рассматривать.

На очень больших расстояниях электромагнитного взаимодействия между молекулами тоже нет.

Но, при уменьшении расстояния между молекулами молекулы начинают ориентироваться так, что их обращенные друг к другу стороны будут иметь разные по знаку заряды (в целом молекулы остаются нейтральными), и между молекулами возникают силы притяжения.

При еще большем уменьшении расстояния между молекулами возникают силы отталкивания, как результат взаимодействия отрицательно заряженных электронных оболочек атомов молекул.

В итоге на молекулу действует сумма сил притяжения и отталкивания. На больших расстояниях преобладает сила притяжения (на расстоянии 2-3 диаметров молекулы притяжение максимально), на малых расстояниях сила отталкивания.

Существует такое расстояние между молекулами, на котором силы притяжения становятся равными силам отталкивания. Такое положение молекул называется положением устойчивого равновесия.

Находящиеся на расстоянии друг от друга и связанные электромагнитными силами молекулы обладают потенциальной энергией.
В положении устойчивого равновесия потенциальная энергия молекул минимальна.

В веществе каждая молекула взаимодействует одновременно со многими соседними молекулами, что также влияет на величину минимальной потенциальной энергии молекул.

Кроме того, все молекулы вещества находятся в непрерывном движении, т.е. обладают кинетической энергией.

Таким образом, структура вещества и его свойства (твердых, жидких и газообразных тел) определяются соотношением между минимальной потенциальной энергией взаимодействия молекул и запасом кинетической энергии теплового движения молекул.

Строение и свойства твердых, жидких и газообразных тел

Строение тел объясняется взаимодействием частиц тела и характером их теплового движения.

Твердое тело

Твердые тела имеют постоянную форму и объем, практически несжимаемы.
Минимальная потенциальная энергия взаимодействия молекул больше кинетической энергии молекул.
Сильное взаимодействие частиц.

Тепловое движение молекул в твердом теле выражается только лишь колебаниями частиц (атомов, молекул) около положения устойчивого равновесия.

Из-за больших сил притяжения молекулы практически не могут менять свое положение в веществе, этим и объясняется неизменность объема и формы твердых тел.

Жидкость

Жидкости имеют определенный объем, но не имеют своей формы, они принимают форму сосуда, в которой находятся.
Минимальная потенциальная энергия взаимодействия молекул сравнима с кинетической энергией молекул.
Слабое взаимодействие частиц.
Тепловое движение молекул в жидкости выражено колебаниями около положения устойчивого равновесия внутри объема, предоставленного молекуле ее соседями

Молекулы не могут свободно перемещаться по всему объему вещества, но возможны переходы молекул на соседние места. Этим объясняется текучесть жидкости, способность менять свою форму.

В жидкостях молекулы достаточно прочно связаны друг с другом силами притяжения, что объясняет неизменность объема жидкости.

В жидкости расстояние между молекулами равно приблизительно диаметру молекулы. При уменьшении расстояния между молекулами (сжимании жидкости) резко увеличиваются силы отталкивания, поэтому жидкости несжимаемы.

По своему строению и характеру теплового движения жидкости занимают промежуточное положение между твердыми телами и газами.
Хотя разница между жидкостью и газом значительно больше, чем между жидкостью и твердым телом. Например, при плавлении или кристаллизации объем тела изменяется во много раз меньше, чем при испарении или конденсации.

Газы не имеют постоянного объема и занимают весь объем сосуда, в котором они находятся.
Минимальная потенциальная энергия взаимодействия молекул меньше кинетической энергии молекул.
Частицы вещества практически не взаимодействуют.
Газы характеризуются полной беспорядочностью расположения и движения молекул.

Расстояние между молекулами газа во много раз больше размеров молекул. Малые силы притяжения не могут удержать молекулы друг около друга, поэтому газы могут неограниченно расширяться.
Газы легко сжимаются под действием внешнего давления, т.к. расстояния между молекулами велики, а силы взаимодействия пренебрежимо малы.
Давление газа на стенки сосуда создается ударами движущихся молекул газа.

Источник

Аллотропия. Взаимодействие между молекулами

Содержание

Мы уже знаем, что молекула и атомы – наименьшие частицы, составляющие то или иного вещества. Однако, иметь знания о составляющих вещество молекулах недостаточно, чтобы описать его свойства. Например, пар и лед состоят из одинаковых молекул воды, но свойства у них отличаются.

Вспомните конструктор «Лего». Мы высыпаем из коробки просто кучу деталей, которые можно собрать и построить дом или автомобиль, в зависимости от того, каким образом одни и те же детали будут нами соединены.

Аналогично обстоит дело и с веществом. Чтобы его описать, необходимо не только знать атомный и молекулярный состав, но и способы соединения частиц, а также их взаимодействия.

Свойство разных простых веществ состоять из одинаковых частиц называется аллотропией, а сами вещества – аллотропными модификациями.

Самым большим количеством аллотропных модификаций обладает углерод (рисунок 14). Его атом получил свое название от вещества, состоящего из атомов угля.

Из таких же самых атомов состоят сажа, графит и алмаз. Просто атомы в них по-другому расположены и по-другому взаимодействуют. Поэтому, их свойства сильно отличаются: из твердого алмаза делают режущие инструменты, а из мягкого графита – стержни для карандашей.

Рисунок 15. Аллотропные модификации углерода.

Взаимное притяжение молекул

Если же все молекулы находятся в беспрерывном движении, почему твердые и жидкие тела не распадаются? Значит, молекулы как-то взаимодействуют между собой, взаимно притягиваются друг к другу.

Но, если вы сломаете карандаш, он же не склеится обратно? Из этого можно сделать просто вывод, что притяжение между молекулами действует только на очень коротком расстоянии. Притяжение между молекулами разных тел неодинаково, что объясняется различной прочностью.

Рассмотрим следующий опыт: если у двух цилиндров идеально ровно срезать поверхности и прижать их друг к другу, вам удастся разорвать их только при большой нагрузке (рисунок 16).

Рисунок 16 Сцепление двух свинцовых цилиндров.

Заметим, что притяжение между молекулами становится заметным, когда расстояние между ними не превышает размеров самих молекул.

Если мы попытаемся таким же образом соединить осколки стекла, то из-за неровностей у нас ничего не выйдет – расстояние между молекулами окажется слишком велико.

Но если нагреть куски стекла, то стекло станет возможно починить. На том же принципе происходит соединение кусков металла при сварке или пайке.

Но почему тогда между молекулами существуют промежутки? По логике вещей, они должны намертво слипнуться. Но этого не происходит, поскольку между молекулами (атомами) в то же время существуют силы отталкивания.

На расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов), заметнее проявляется притяжение, а при дальнейшем сближении – отталкивание (рисунок 17).

Рассмотрим примеры, подтверждающие существование отталкивания между молекулами. Если вы несильно скомкаете лист бумаги, постепенно он начнет расправляться, так как при сжатии молекулы оказались настолько близко друг к другу, что начало проявляться отталкивание. Другие явление связаны со смачиванием твердого тела жидкостью. Взгляните на рисунок 18.

Рисунок 18. Иллюстрация опыта, доказывающего притяжения между молекулами вещества и демонстрирующего эффект смачивания.

На пружине с помощью нитей закреплена стеклянная пластина, ее подносят к емкости с водой так, чтобы она легла на поверхность жидкости.

Когда мы пытаемся оторвать платину от поверхности воды, пружина заметно растягивается. Это доказывает существование притяжения между молекулами.

К тому же, мы можем заметить, что стеклянная пластина теперь покрыта тонким слоем воды – это значит, что разрыв произошел там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом, а не с поверхностью стекла.

Благодаря эффекту смачивания мы можем вытирать мокрые предметы, но с другой стороны, вода может и не смачивать тела (парафин/воск/жир) – это означает, что молекулы жидкости притягиваются друг к другу с большей силой, чем к молекулам твердого тела.

Источник