Объясните с молекулярной точки зрения почему проволока

Опубликовано 08.06.2017 по предмету Физика от Гость >>

Ответ оставил Гость

При нагревание происходит диформация!

Если ответа нет или он оказался неправильным по предмету Физика, то попробуй воспользоваться поиском на сайте или задать вопрос самостоятельно.

Если же проблемы возникают регулярно, то возможно Вам стоит обратиться за помощью. Мы нашли великолепную онлайн школу, которую без всяких сомнений можем порекомендовать. Там собраны лучшие преподаватели, которые обучили множество учеников. После обучения в этой школе, Вы сможете решать даже самые сложные задачи.

помогите решить пожалуйста.
1. Сколько молекул содержится в 84 г. азота?
2. Определите давление 40г. неона при 7°С, если объём 2л.?
3. Объясните с молекулярной точки зрения, почему с повышением температуры изменяется длина проволоки?
4. При какой температуре воды кипит при давлении насыщенного пара в пузырьках воздуха 0.88 кПа?

01.02.2011, 15:08

МКТ
Баллон емкостью V = 50 л заполнен кислородом. Температура кислорода Т = 300 К. Когда часть.

МКТ, физика
Определить кинетическую энергию одной молекулы, одного моля и 1 кг воздуха при температуре 27°С.

задачи мкт
http://rghost.ru/private/59109221/d359b44cfbbe8e6024a99374e7537082/image.png Нужно решить задачки.

Задача МКТ
На высоте Н=3 км над поверхностью Земли в 1 см3 воздуха содержится примерно n=102 пылинок, а у.

МКТ. Идеальный газ
Решите задачу, с подробным решением с картинки.

01.02.2011, 17:06 2

Micki,
Первая задача:
m/M = N/N_a, где N_a — число Авагадро, N — число молекул в газе, m — масса газа, M — молярная масса газа.
Отсюда => N = (N_a * m)/M = (6*10^23 * 84*10^(-3))/ 28*10^(-3) = 18*10^23.

Добавлено через 8 минут
3. При нагревании получают дополнительную энергию, начинают двигаться быстрее, расстояние между ними увеличивается — следовательно метал расширяется — проволока удлиняется. Как-то так.

01.02.2011, 17:06

МКТ идеальный газ , изотермический процесс
Некоторую массу идеального газа сжимают изотермически от объёма 3 л до объёма 1 л. Давление при.

Задача по МКТ — определить изменение температуры газа
Внутренняя энергия некоторого воображаемого газа определяется формулой u=a*ln(T/T0)+b*ln(P/P0) где.

Объясните с молекулярной точки зрения почему проволока

Вопрос по физике:

1)Объясните с молекулярной точки зрения, почему проволока изменяет свою длину при изменении температуры.ПОЖАЛУЙСТА СРОЧНО.

Ответы и объяснения 1

При нагревание происходит диформация!

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

• Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
• Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
• Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

• Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
• Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
• Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
• Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

1)Объясните с молекулярной точки зрения, почему проволока изменяет свою длину при изменении температуры.ПОЖАЛУЙСТА СРОЧНО.

При нагревание происходит диформация!

Другие вопросы из категории

Найти уравнение траектории точки; для момента времени t, = 1с определить скорость и ускорение точки, а также ее касательное и нормальное ускорения и радиус кривизны в соответствующей точке траектории

ЗАДАНИЕ НА ФОТО!! ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА!!

Читайте также

1) расстояние между молекулами и силы притяжения увеличиваются,
2) расстояние между молекулами и силы притяжения уменьшаются,
3) расстояние между молекулами уменьшается, а силы притяжения увеличиваются,
4) расстояние между молекулами увеличивается, а силы притяжения уменьшаются.

1) расстояние между молекулами и силы притяжения увеличиваются,

2) расстояние между молекулами и силы притяжения уменьшаются,
3) расстояние между молекулами уменьшается, а силы притяжения увеличиваются,
4) расстояние между молекулами увеличивается, а силы притяжения уменьшаются.

Если бы реки потекли вспять, означало бы это нарушение закона сохранения энергии? В каком направлении течёт река Волга и как это объяснить с физической точки зрения?

Электрическое сопротивление проводников

Понятие об электрическом сопротивлении и проводимости

Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает ему определенное сопротивление. Свойство материала проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением.

Электронная теория так объясняет сущность электрического сопротивления металлических проводников. Свободные электроны при движении по проводнику бесчисленное количество раз встречают на своем пути атомы и другие электроны и, взаимодействуя с ними, неизбежно теряют часть своей энергии. Электроны испытывают как бы сопротивление своему движению. Различные металлические проводники, имеющие различное атомное строение, оказывают различное сопротивление электрическому току.

Точно тем же объясняется сопротивление жидких проводников и газов прохождению электрического тока. Однако не следует забывать, что в этих веществах не электроны, а заряженные частицы молекул встречают сопротивление при своем движении.

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r .

За единицу электрического сопротивления принят ом.

Ом есть сопротивление столба ртути высотой 106,3 см с поперечным сечением 1 мм2 при температуре 0° С.

Если, например, электрическое сопротивление проводника составляет 4 ом, то записывается это так: R = 4 ом или r = 4 ом.

Для измерения сопротивлений большой величины принята единица, называемая мегомом.

Один мегом равен одному миллиону ом.

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.

Следовательно, для характеристики проводника (с точки зрения прохождения через него электрического тока) можно рассматривать не только его сопротивление, но и величину, обратную сопротивлению и называемую, проводимостью.

Электрической проводимостью называется способность материала пропускать через себя электрический ток.

Так как проводимость есть величина, обратная сопротивлению, то и выражается она как 1/ R , обозначается проводимость латинской буквой g.

Влияние материала проводника, его размеров и окружающей температуры на величину электрического сопротивления

Сопротивление различных проводников зависит от материала, из которого они изготовлены. Для характеристики электрического сопротивления различных материалов введено понятие так называемого удельного сопротивления.

Удельным сопротивлением называется сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм2. Удельное сопротивление обозначается буквой греческого алфавита р. Каждый материал, из которого изготовляется проводник, обладает своим удельным сопротивлением.

Например, удельное сопротивление меди равно 0,017, т. е. медный проводник длиной 1 м и сечением 1 мм2 обладает сопротивлением 0,017 ом. Удельное сопротивление алюминия равно 0,03, удельное сопротивление железа — 0,12, удельное сопротивление константана — 0,48, удельное сопротивление нихрома — 1-1,1.

Сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, т. е. чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.

Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т. е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причем у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход ее в другой сосуд по толстой трубке произойдет гораздо быстрее, чем по тонкой, т. е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т. е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Электрическое сопротивление проводника равно удельному сопротивлению материала, из которого этот проводник сделан, умноженному на длину проводника и деленному на площадь площадь поперечного сечения проводника :

где — R — сопротивление проводника, ом, l — длина в проводника в м, S — площадь поперечного сечения проводника, мм 2 .

Площадь поперечного сечения круглого проводника вычисляется по формуле:

где π — постоянная величина, равная 3,14; d — диаметр проводника.

А так определяется длина проводника:

Эта формула дает возможность определить длину проводника, его сечение и удельное сопротивление, если известны остальные величины, входящие в формулу.

Если же необходимо определить площадь поперечного сечения проводника, то формулу приводят к следующему виду:

Преобразуя ту же формулу и решив равенство относительно р, найдем удельное сопротивление проводника:

Последней формулой приходится пользоваться в тех случаях, когда известны сопротивление и размеры проводника, а его материал неизвестен и к тому же трудно определим по внешнему виду. Для этого надо определить удельное сопротивление проводника и, пользуясь таблицей, найти материал, обладающий таким удельным сопротивлением.

Еще одной причиной, влияющей на сопротивление проводников, является температура .

Установлено, что с повышением температуры сопротивление металлических проводников возрастает, а с понижением уменьшается. Это увеличение или уменьшение сопротивления для проводников из чистых металлов почти одинаково и в среднем равно 0,4% на 1° C . Сопротивление жидких проводников и угля с увеличением температуры уменьшается.

Электронная теория строения вещества дает следующее объяснение увеличению сопротивления металлических проводников с повышением температуры. При нагревании проводник получает тепловую энергию, которая неизбежно передается всем атомам вещества, в результате чего возрастает интенсивность их движения. Возросшее движение атомов создает большее сопротивление направленному движению свободных электронов, отчего и возрастает сопротивление проводника. С понижением же температуры создаются лучшие условия для направленного движения электронов, и сопротивление проводника уменьшается. Этим объясняется интересное явление — сверхпроводимость металлов .

Сверхпроводимость , т. е. уменьшение сопротивления металлов до нуля, наступает при огромной отрицательной температуре — 273° C , называемой абсолютным нулем. При температуре абсолютного нуля атомы металла как бы застывают на месте, совершенно не препятствуя движению электронов.

Объясните с молекулярной точки зрения почему проволока

Вопрос по физике:

1)Объясните с молекулярной точки зрения, почему проволока изменяет свою длину при изменении температуры.ПОЖАЛУЙСТА СРОЧНО.

Ответы и объяснения 1

При нагревание происходит диформация!

Знаете ответ? Поделитесь им!

Как написать хороший ответ?

Чтобы добавить хороший ответ необходимо:

• Отвечать достоверно на те вопросы, на которые знаете правильный ответ;
• Писать подробно, чтобы ответ был исчерпывающий и не побуждал на дополнительные вопросы к нему;
• Писать без грамматических, орфографических и пунктуационных ошибок.

Этого делать не стоит:

• Копировать ответы со сторонних ресурсов. Хорошо ценятся уникальные и личные объяснения;
• Отвечать не по сути: «Подумай сам(а)», «Легкотня», «Не знаю» и так далее;
• Использовать мат — это неуважительно по отношению к пользователям;
• Писать в ВЕРХНЕМ РЕГИСТРЕ.

Есть сомнения?

Не нашли подходящего ответа на вопрос или ответ отсутствует? Воспользуйтесь поиском по сайту, чтобы найти все ответы на похожие вопросы в разделе Физика.

Трудности с домашними заданиями? Не стесняйтесь попросить о помощи — смело задавайте вопросы!

Физика — область естествознания: естественная наука о простейших и вместе с тем наиболее общих законах природы, о материи, её структуре и движении.

1)объясните с молекулярной точки зрения, почему проволока изменяет свою длину при изменении температуры.

при нагревание происходит диформация!

угол падения равен углу отражения ответ 62

на груз действуют следующие силы:

1 — сила тяжести mg

2 — сила трения fтр

3 — нормальная реакция опоры n

4 — неизвестная сила f

в проекциях на оси

ox : f*cos(a) — fтр = 0 (так как перемещают равномерно)

oy: f*sin(a) + n — mg = 0

fтр = k*n = k*(mg — f*sin(a))

f*cos(a) = k*mg — k*f*sin(a)

f = k*mg / (cos(a) + k*sin(a))

подставляя численные значения, получим для f ≈ 300 н

Физика (7 класс)/Начальные сведения о веществе

Содержание

Строение вещества. [ править ]

Еще в глубокой древности, 2500 лет назад, некоторые ученые высказывали предположение о строении вещества. Греческий ученый Демокрит ( 460 — 370 лет до н. э.) считал, что все вещества состоят из мельчайших частичек. В научную теорию эта идея превратилась только в 18 в. и получила дальнейшее развитие в 19 в. Появление представлений о строении вещества позволило не только объяснить многие явления, но и предсказать, как они будут протекать в тех или иных условия.

Многие опыты подтверждают представления о строении вещества. Рассмотрим некоторые из них.

Попытаемся сжать теннисный мячик. При этом объем воздуха, который заполняет мяч, уменьшится. Можно уменьшить и объем надувного шарика, и кусочка воска, если приложить некоторое усилие.

Объем тела изменяется также при его нагревании и охлаждении.

Проделаем опыт. Возьмем медный или латунный шарик, который в не нагретом состоянии проходит сквозь кольцо. Если шарик нагреть, то, расширившись, он уже сквозь кольцо не пройдет. Через некоторое время шарик, охладившись (а значит и уменьшившись в размере), и частично нагрев кольцо, (а значит, увеличив его), он вновь пройдет сквозь кольцо.

С помощью опыта определим, как меняется объем жидкости при нагревании.

Колбу, наполненную доверху водой, плотно закроем пробкой. Сквозь пробку пропускаем стеклянную трубочку. Вода частично заполнит трубочку. Отметим уровень жидкости в трубке. Нагревая колбу, мы заметим, что через некоторое время уровень воды в ней повысится.(иллюстрация к опыту)

Значит, при нагревании объем тела увеличивается, а при охлаждении уменьшается.

Попытаемся объяснить, почему происходит изменение объема тела.

По-видимому, все вещества состоят из отдельных частичек, между которыми имеются промежутки. Если частицы удаляются друг от друга, то объем тела увеличиваются. И если частички сближаются, объем тела уменьшается.

Тогда возникает вопрос: если тела состоят из мельчайших частичек, почему они кажутся нам сплошными?

Современная наука доказала, что частицы вещества так малы, что мы их не видим.

Для того, чтобы убедиться в том, что частицы вещества малы, проделаем опыт.

В сосуде с водой растворим маленькую крупинку гуаши. Через некоторое время вода в нем станет синей. Отольем немного воды в другой сосуд и дольем в него чистую воду. Раствор во втором сосуде будет окрашен слабее, чем в первом. Потом повторим всю операцию, но уже с водой из второго сосуда. В третьем сосуде вода будет окрашена еще слабее чем во втором, и гораздо слабее, чем в первом.

Поскольку в воде растворили очень маленькую крупинку гуаши и только часть ее попала в третий сосуд, можно предположить, что крупинка состояла из большого числа мельчайших частичек, как, впрочем, и вода, в которой растворили гуашь. Это называется диффузией, но об этом позже.

Этот опыт, как и многие другие подтверждают гипотезу о том, что вещества состоят из очень маленьких частиц.

Молекулы. [ править ]

Все вещества состоят из отдельных частиц — это было доказано современной наукой. Эти частицы были названы молекулами (в переводе с латинского «маленькая масса»).

Молекула вещества — это мельчайшая частица данного вещества.

Например, самая маленькая частица воды — это молекула воды. Наименьшая частица соли — это молекула соли.

Попытаемся представить себе, каковы размеры молекул.

Если можно было бы уложить в один ряд вплотную друг к другу 10 000 000 (или 10-7 степени) молекул воды, то получилось бы ниточка всего в 2мм. Малый размер молекул позволяет получить тонкие пленки различных веществ. Капля масла, например, может растекаться по воде слоем толщиной всего в 0,000002 м (или 2 · 10-6 степени).

Даже небольшие тела состоят из огромного вещества молекул. Так, например, в крупинке соли или сахара содержится очень большое число молекул. Подсчитано, что в 1 см³ воздуха находится около 27 · 1018 степени молекул. Чтобы понять, насколько велико это число, представим следующее. Через маленькое отверстие пропускают по миллиону молекул в секунду, тогда указанное количество молекул пройдет через отверстие за время 840 000 лет.

Из-за очень малых размеров молекулы невидимы невооруженным глазом или в обычные микроскопы. Но при помощи специального прибора — электронного микроскопа — удалось сфотографировать наиболее крупные из них. На рисунке показано расположение молекул белка.

Окружающие нас тела, даже похожие на первый взгляд, будут различны. В природе вы не встретите двух совершенно одинаковых снежинок или песчинок, людей, животных и пр.

Ученые с помощью опытов доказали, что молекулы разных веществ отличаются друг от друга, а молекулы одного и того же вещества одинаковы. Например, воду, полученную из сока или молока, нельзя отличить от воды, полученной путем перегонки из морской воды. Молекулы воды одинаковы. Из таких молекул не может состоять никакое другое вещество.

Молекулы, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц — атомов.

Например, наименьшая частица воды — это молекула воды. Она состоит из трех атомов: двух атомов водорода и одного атома кислорода. Из курса химии вы узнаете, что воду обозначают H2O. H — атом водорода, O — атом кислорода.

Молекулы принято изображать схематически, т. е. с помощью моделей молекул. Две молекулы воды показаны на рисунке. Если разделить две молекулы воды, то образуется два атома кислорода и четыре атома водорода. На следующем рисунке показано, что каждые два атома водорода могут соединиться в молекулу водорода, а атомы кислорода — в молекулу кислорода.

Атомы тоже состоят из более мелких частиц, но об этом вы узнаете в курсе химии 8 класса.

Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. [ править ]

Всем хорошо известно, что если в комнату внести какое-либо пахучее вещество, например, духи или нафталин, то запах вскоре будет чувствоваться во всей комнате. Распространение запахов происходит из-за того, что молекулы духов (или нафталина) движутся.

Возникает вопрос, почему же запах в комнате распространяется не мгновенно, а спустя некоторое время.

Дело в том, что движению молекул пахучего вещества в определенном направлении мешает движение молекул воздуха. Молекулы духов (или нафталина) на своем пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха. Они постоянно меняют направление движения и, беспорядочно перемещаясь, разлетаются по комнате.

Проделаем опыт, который можно объяснить только тем, что тела состоят из молекул, которые находятся в непрерывном движении.

Нальем в мензурку (или стакан) немного медного купороса, имеющего темно-голубой цвет. Сверху осторожно добавим чистой воды.

Вначале между водой и медным купоросом будет видна резкая границ, которая через несколько дней станет не такой резкой. Граница, отделяющая одну жидкость от другой, исчезнет через 2-3 недели. В сосуде образуется однородная жидкость бледно-голубого цвета. Это значит, что жидкости перемешались.

Наблюдаемое явление объясняется тем, что молекулы воды и медного купороса, которые расположены возле границы раздела этих жидкостей, поменялись местами. Граница раздела стала расплывчатой. Молекулы медного купороса оказались в нижнем слое воды, а молекулы воды переместились в верхний слой медного купороса.

Если дать мензурке постоять 2-3 недели, то граница между ними будет еще более расплывчатой и постепенно совсем исчезнет. Вся вода окрасится в голубой цвет. Это происходит потому, что молекулы, двигаясь непрерывно и беспорядочно, распространяются по всему объему. Жидкость в сосуде становится однородной.

Явление, при котором происходит взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого, называется диффузией.

В твердых телах также происходит диффузия, но только еще медленнее.

Например, очень гладко отшлифованные пластинки свинца и золота кладут одна на другую и ставят на них некоторый груз. (Пластинку золота, как более тяжелую, располагают внизу.) При комнатной температуре (20°С) за 4-5 лет золото и свинец взаимно проникают друг в друга на расстояние около 1мм. Во всех приведенных опытах мы наблюдаем взаимное проникновение молекул веществ, т. е. диффузию.

Явление диффузии играет большую роль в природе. Так, например, благодаря диффузии поддерживается однородный состав атмосферного воздух вблизи поверхности Земли. Диффузия растворов различных солей в почве способствует нормальному питанию растений и т.д.

Взаимное притяжение и отталкивание молекул. [ править ]

Если все тела состоят из мельчайших частиц (молекул или атомов), почему же твердые и жидкости не распадаются на отдельные молекулы или атомы? Что заставляет их держаться вместе, ведь молекулы разделены между собой промежутками и находятся в непрерывном беспорядочном движении?

Дело в том, что между молекулами существует взаимное притяжение. Каждая молекула притягивает к себе все соседние молекулы и сама притягивается ими.

Когда мы разрываем нить, ломаем палку или отрываем кусочек бумаги, то преодолеваем силы притяжение между молекулами.

Заметить притяжение между двумя молекулами совершенно невозможно. Когда же притягиваются многие миллионы таких частиц, взаимное притяжение становится значительным. Поэтому трудно разорвать руками веревку или стальную проволоку.

Притяжение между молекулами в разных веществах неодинаково. Этим объясняется различная прочность тел. Например, стальная проволока прочнее медной. Это значит, что частицы стали притягиваться друг к другу сильнее, чем частицы меди.

Притяжение между молекулами становится заметным только тогда, когда они находятся очень близко друг к другу. На расстоянии, превышающем размеры самих молекул, притяжение ослабевает. Две капли воды сливаются друг с другом, если они соприкасаются. Два свинцовых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удается оторвать друг от друга даже при большой нагрузке.

Однако осколки стекла нельзя срастить, даже плотно прижимая их. Из-за неровностей не удается их сблизить на то расстояние, на котором частица могут притянуться друг к другу. Но если размягчить стекло путем нагрева (плавление), то различные части можно сблизить и стекло в этом случае спаивается.

Это значит, что частицы стекла оказались на таком расстоянии, когда действует притяжение между ними.

Соединение кусков металла при сварке или при спайке, а также склеивание основано на притяжении молекул друг к другу.

Следовательно, между двумя молекулами (атомами) существует взаимное притяжение, которое заметно только на расстояниях, сравнимых с размерами самих молекул (атомов).

Тогда попытаемся выяснить, почему между молекулами имеются промежутки. Если молекулы притягиваются друг к другу, то они должны как-то слипнуться. Этого не происходит потому, что между молекулами (атомами) в то же время существует отталкивание.

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

Многие наблюдаемые явления подтверждают существование отталкивания между молекулами.

Так, например, сжатое тело распрямляется. Это происходит потому, что при сжатии молекулы оказываются на таком расстоянии друг от друга, когда начинает проявляться отталкивание.

Некоторые явление в природе можно объяснить притяжением молекул друг к другу, например смачивание твердого тела жидкостью.

Опыт. К пружине подвешиваем на нитке стеклянную пластинку так, чтобы ее нижняя поверхность была расположена горизонтально. Эту пластинку подносим к сосуду с водой так, чтобы она легла на поверхность воды. При отрывании пластинки от воды, пружинка заметно растянется. Это доказывает существование притяжения между молекулами. По растяжению пружины, можно видеть насколько оно велико. Оторвав пластинку от воды, можно увидеть, что на ней остается тонкий слой воды, т.е. пластинка смочена водой. Значит, при отрывании пластины, мы преодолеваем притяжение между молекулами воды. Разрыв произошел не там, где соприкасаются молекулы воды с частицами стекла, а там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом.

Тепловое расширение с точки зрения молекулярно- кинетической теории

Для простоты ограничимся рассмотрением твердых тел, имеющих кристаллическое строение. Для остальных тел (аморфные и жидкости) молекулярная картина теплового расширения в общих чертах та же. Взаимодействие между частицами, расположенными в узлах кристаллической решетки (ионы, атомы или молекулы), имеет более сложный характер, чем взаимодействие между точечными зарядами. Если на больших расстояниях ионы (например, разноименные) притягиваются, то на достаточно малых расстояниях силы притяжения сменяются быстро растущими силами отталкивания, т.к. при большом сближении электронных оболочек начинают сказываться силы отталкивания между ними.

Зависимость потенциальной энергии взаимодействия U(r) двух соседних частиц от расстояния r между ними позволяет объяснить причину теплового расширения. Для этого достаточно знать лишь приближенный вид потенциальной кривой U(r), которая представлена на рис. 14. Кривая быстро

возрастает от минимального значения в точке r при уменьшении r и сравнительно медленно растет при увеличении r

Из курса механики известно, что сила взаимодействия между частицами F(r) может быть найдена по формуле:

. (5)

Если сила F(r) положительна, то частицы отталкиваются, если отрицательна, то они притягиваются. Из рис. 14 и формулы (5) нетрудно выяснить, что силы притяжения, действующие на участке r > r сменяются при r r. Изменяется именно среднее расстояние между частицами, а не положение равновесия, которое остается по прежнему в точке r. Увеличение среднего расстояния между частицами обусловливает и увеличение размеров всего тела.

Дальнейшее нагревание приводит к увеличению полной энергии до некоторого значения W₂ , при этом колебания совершаются с большей амплитудой около нового среднего положения r₂ > r₁ и т.д. Грубо говоря, с ростом амплитуды колебаний частицы все сильнее «отталкиваются» друг от друга. Итак, мы видим, что при нагревании тела среднее расстояние между частицами увеличивается, поэтому увеличивается и размер тела.

Если знать форму потенциальной кривой, то можно вычислить коэффициент линейного расширения. Расчеты такого рода дают хорошее согласие с опытом.

Экспериментальная установка состоит из термостата ТС-24 и двух трубок из твердых тел. Через эти трубки протекает вода, нагреваемая термостатом. Скорость протекания воды по трубкам настолько велика, что температуру во всех точках трубок можно считать одинаковой и равной температуре воды в термостате, которая измеряется контрольным термометром. Удлинение трубок l измеряется индикатором, ножка которого упирается в пластину, припаянную к трубке, другой конец трубки фиксируется зажимным винтом. Рабочим участком трубки l считается расстояние от центра винта (зажимного) до той грани пластины, которая соприкасается с ножкой индикатора. Это расстояние измеряется линейкой.

Объяснение электризации

В § 8-а мы рассмотрели строение атома (положительно заряженное ядро и электронные оболочки) и строение металлов (положительно заряженные ионы и электронный газ). Это позволит нам объяснить явление электризации. Сделаем это.

При трении тел друг о друга «трутся» именно электронные оболочки атомов, из которых тела состоят. А так как электроны слабо связаны с ядрами атомов, то электроны могут отделяться от «своих» атомов и переходить на другое тело. В результате на нём возникает избыток электронов (отрицательный заряд), а на первом теле – недостаток электронов (положительный заряд).

Итак, электризация трением объясняется переходом части электронов от одного тела к другому, в результате чего тела заряжаются разноимённо. Поэтому тела, наэлектризованные трением друг о друга, всегда притягиваются (см. § 8-б). Но, кроме электризации трением, существует электризация индукцией (лат. «индукцио» – наведение). Рассмотрим её на опыте:

В начале опыта имеются два металлических шара, которые касаются друг друга (а). К одному из них подносят, не касаясь его, заряженную стеклянную палочку (б), после чего второй шар отодвигают (в). Теперь палочку можно убрать, – шары будут разноимённо заряжены (г).

Объясним этот опыт с точки зрения электронно-ионной теории.

Сначала металлические шары не были заряжены. Это значит, что электронный газ присутствовал в шарах в равных количествах (а). Поскольку палочка стеклянная, мы считаем её заряд положительным (см. § 8-б). Она притягивает отрицательно заряженные частицы – электроны. В результате электронный газ «перетекает» в левую часть левого шара, и в этом месте образуется избыток отрицательного заряда (б).

Все положительные ионы металла прочно связаны друг с другом (они и есть металл), поэтому никуда не «перетекают». Значит, во всех остальных частях шаров возникает недостаток электронов, то есть положительный заряд. И если в этот момент, не убирая палочку, раздвинуть шары (в) и лишь затем убрать её, шары останутся разноимённо заряженными (г).

Итак, электризация индукцией объясняется перераспределением электронного газа между телами (или частями тела), в результате чего тела (или части тела) заряжаются разноимённо. Однако возникает вопрос: все ли тела поддаются электризации индукцией? Можно проделать опыты и убедиться, что пластмассовые, деревянные или резиновые шары можно легко наэлектризовать трением, но невозможно индукцией. Объясним это.

Электроны в резине, древесине и во всех пластмассах не являются свободными, то есть не образуют электронного газа, который может перетекать в другие тела. Поэтому для электризации тел из этих веществ необходимо прибегнуть к их трению, способствующему отделению электронов от «своих» атомов и переходу на другое тело.

Итак, по электрическим свойствам все вещества можно разделить на две группы. Диэлектрики – вещества, не имеющие свободных заряженных частиц и потому не проводящие заряд от одного тела к другому. Проводники – вещества со свободными заряженными частицами, которые могут перемещаться, перенося заряд в другие части тела или к другим телам. Это иллюстрирует рисунок с электроскопами, пластмассовой линейкой и металлической проволокой (см. выше).