Фізіка
Выдавец: Народная асвета
Памер: 173с.
Мінск 2017
38 Будова рэчыва
Мал. 56
Мал. 57
А вось малекулы (атамы) газу практычна не прыцягваюцца адна да адной. Справа ў тым, што ў газах часціцы знаходзяцца на ббльшых адлег-ласцях, чым у вадкасцях і цвёрдых целах. Пры-цяжэнне на гэтых адлегласцях вельмі малое. Таму малекулы газу разлятаюцца па ўсім дадзе-ным газу аб’ёме. Напрыклад, пах духоў з адкры-тага флакона распаўсюджваецца па ўсім пакоі.
А ці ёсць паміж малекуламі адштурхванне? Правядзіце такі дослед. Вазьміце суцэльны гума-вы мячык і паспрабуйце яго сціснуць (мал. 56, a). Ці лёгка гэта зрабіць? Варта толькі перастаць сціскаць мячык, як ён тут жа аднаўляе сваю форму (мал. 56, б). Значыць, паміж часціцамі гумы існуе адштурхванне. Менавіта адштурхван-не часціц рабіла цяжкім сцісканне мячыка, яно ж аднавіла яго першапачатковую форму.
Вельмі важна зразумець, што прыцяжэнне і адштурхванне часціц рэчыва праяўляюцца толь-кі на малых адлегласцях паміж часціцамі, г. зн. у цвёрдых целах і вадкасцях.
Узаемадзеянне дзвюх малекул умоўна можна параўнаць з узаемадзеяннем двух шарыкаў, зма-цаваных спружынай (мал. 57, а). Пры адлегласці r > rQ (спружына расцягнута) шарыкі прыцягва-юцца адзін да аднаго (мал. 57, б), а пры адлег-ласці г < г0 (спружына сціснута) — адштурхва-юцца (мал. 57, е).
Хоць гэта мадэль наглядная, тым не менш яна мае недахоп: на вялікіх адлегласцях прыцяжэн-не, якое ствараецца спружынай, становіцца ўсё мацнейшым. У малекул жа, як мы адзначалі ра-ней, яно практычна знікае.
Такім чынам, на адных адлегласцях (пры ад-даленні часціц) пераважае прыцяжэнне, а на другіх (пры збліжэнні часціц) — адштурхванне.
Будова рэчыва 39
Галоўныя вывады
1. Часціцы цвёрдых рэчываў і вадкасцей (атамы, малекулы) маюць узаемнае прыцяжэнне і ўзаемнае адштурхванне.
2. Пры збліжэнні часціц цвёрдых рэчываў і вадкасцей пераважае ўзаемнае адштурхванне, пры аддаленні на невялікую адлегласць — узаемнае пры-цяжэнне.
3. У газаў узаемадзеянне часціц можна не ўлічваць.
Кантрольныя пытанні
1. Якія вядомыя вам факты тлумачацца ўзаемным прыцяжэннем часціц рэчы-ва? Узаемным адштурхваннем?
2. Чаму газ заўсёды займае ўвесь дадзены яму аб’ём?
3. Чаму металічны трос расцягнуць значна цяжэй, чым гумавы такіх самых памераў?
4. Вазьміце медыцынскі шпрыц (без іголкі) і набярыце ў яго ваду. Закрыйце пальцам адтуліну і сціскайце поршнем ваду. Чаму вада практычна не сціс-каецца?
5. Сцісніце гумку, а затым адпусціце. Што прымусіла гумку вярнуцца да пер-шапачатковай формы і памераў?
6. Прадэманструйце з дапамогай доследу, што сухія лісты паперы не прыліпа-юць адзін да аднаго, а змочаныя вадой — прылілаюць. Растлумачце эфект, які назіраецца ў гэтым доследзе.
7. Намачыце два лісты паперы: адзін — вадой, другі — алеем. Ці зліпнуцца яны? Прапануйце гіпотэзу, якая тлумачыць дадзеную з’яву.
^ Дамашняе заданне
Прывядзіце ў судакрананне два кавалкі парафінавай свечкі. Ці злучыліся яны? Чаму?
Нагрэйце канец аднаго кавалка свечкі на полымі спіртоўкі да мяккага ста-ну. Злучыце кавалкі. Што атрымалася ў выніку? Чаму?
Газападобны, вадкі і цвёрды стан рэчыва
Прыцяжэнне і адштурхванне часціц вызначаюць іх узаемнае размяшчэнне ў рэчыве. А ад размяшчэння часціц істотна залежаць уласцівасці рэчываў.
Так, гледзячы на празрысты вельмі цвёрды алмаз (брыльянт) (мал. 58, а) і на мяккі чор-ны графіт (з яго вырабляюць стрыжні алоўкаў) (мал. 58, б), мы не здагадваемся, што абодва рэчывы складаюцца з зусім аднолькавых атамаў вугляроду. Проста ў графіце гэтыя атамы раз-мешчаны інакш, чым у алмазе.
Заўважым, што на малюнках паказаны не самі атамы, а іх мадэлі — шарыкі. У рэчаіснас-ці ніякіх злучальных стрыжняў або дроцікаў паміж часціцамі няма. Гэта ўмоўны відарыс раз-мяшчэння атамаў у рэчыве.
Узаемадзеянне часціц рэчыва прыводзіць да таго, што яно можа знаходзіцца ў трох станах: цвёрдым, вадкім і газападобным. Напрыклад, лёд, вада, пара (гл. мал. 48 на с. 31). У трох ста-нах можа знаходзіцца любое рэчыва, але для гэ-тага патрэбны пэўныя ўмовы: неабходныя ціск, тэмпература. Напрыклад, кісларод у паветры — газ, але пры ахаладжэнні да тэмпературы ніжэй за -193 °C ён ператвараецца ў вадкасць, а пры тэмпературы -219 °C кісларод — цвёрдае рэчыва. Жалеза пры нармальным ціску і пакаёвай тэмпе-ратуры знаходзіцца ў цвёрдым стане. Пры тэмпе-ратуры вышэй за 1539 °C яно становіцца вадкім, а пры тэмпературы вышэй за 3050 °C — газапа-добным. Вадкая ртуць, якая выкарыстоўваецца ў медыцынскіх тэрмометрах, пры ахаладжэнні да тэмпературы ніжэй за -39 °C становіцца цвёр-дай. Пры тэмпературы вышэй за 357 °C ртуць пе-ратвараецца ў пару (газ).
Будова рэчыва 41
Якімі ўласцівасцямі валодаюць рэчывы ў роз-ных станах? Пачнём з газаў, у якіх паводзіны малекул нагадваюць рух пчол у роі (мал. 59). Ад-нак пчолы ў роі самастойна змяняюць напрамак руху і практычна не сутыкаюцца адна з адной. А для малекул у газе такія сутыкненні не толькі непазбежныя, але адбываюцца практычна беспе-рапынна. У выніку сутыкненняў напрамкі і зна-чэнні скорасці руху малекул змяняюцца.
Вынікам такога руху і адсутнасці ўзаемадзе-яння часціц пры руху з’яўляецца тое, што газ не захоўвае ні аб’ёму, ні формы, а займае ўвесь дадзены яму аб’ём. Кожны з вас палічыць са-праўднай недарэчнасцю сцверджанні накшталт «Паветра займае палову аб’ёму пакоя» або «Я на-пампаваў паветра ў дзве трэці аб’ёму мяча». Паветра, як і любы газ, займае ўвесь аб’ём пакоя і ўвесь аб’ём мяча.
А якія ўласцівасці маюць вадкасці? Для ад-казу на пытанне правядзём дослед. Перальём ваду з мензуркі 1 у мензурку 2 (мал. 60). Фор-ма вадкасці змянілася, але аб’ём застаўся тым жа. Малекулы не разляцеліся па ўсім аб’ёме, як гэта было б у выпадку з газам. Значыць, узаем-нае прыцяжэнне малекул вадкасці існуе, але яно жорстка не ўтрымлівае суседнія малекулы. Яны вагаюцца і пераскокваюць з аднаго месца ў дру-гое (мал. 61), чым і тлумачыцца цякучасць вад-касцей.
Найбольш моцным з’яўляецца ўзаемадзеянне часціц у цвёрдым целе. Яно не дае магчымасці часціцам разысціся. Часціцы толькі здзяйсняюць хаатычныя вагальныя рухі каля пэўных ста-новішчаў (мал. 62). Таму цвёрдыя целы захоўва-юць і аб’ём, і форму. Суцэльны гумавы мяч бу-дзе захоўваць форму шара і аб’ём, куды б яго ні змясцілі: у слоік, на стол і г. д.
Мал. 60
Мал. 61
Мал. 62
42 Будова рэчыва
Галоўныя вывады
1. 3-за хаатычнасці руху і адсутнасці ўзаемадзеяння часціц пры руху газы займаюць увесь дадзены ім аб’ём.
2. Захаванне аб’ёму вадкасцямі гаворыць аб наяўнасці сіл прыцяжэння паміж іх часціцамі.
3. Захаванне формы цвёрдымі целамі паказвае на тое, што прыцяжэнне іх часціц мацнейшае, чым часціц вадкасці.
Кантрольныя пытанні
І. Якімі асноўнымі ўласцівасцямі валодае газ?
2. Чаму вадкасць не захоўвае форму?
3. Чым адрозніваецца цвёрды стан рэчыва ад вадкага і газападобнага?
4. Ці адрозніваюцца малекулы вады ад малекул лёду?
5. Якія з пералічаных рэчываў у звычайных умовах (пры пакаёвай тэмперату-ры і нармальным ціску) знаходзяцца ў газападобным стане, а якія — у вад-кім або цвёрдым: волава, бензін, кісларод, жалеза, ртуць, паветра, шкло, пластмаса?
6. Ці можа ртуць знаходзіцца ў цвёрдым стане, а паветра — у вадкім? Пры якіх умовах?
^ Дамашняе заданне
У пластыкавую бутэльку аб’ёмам 0,5 л наліце да краёў ваду і закрыйце герметычна накрыўкай. Паспрабуйце сціснуць ваду ў бутэльцы. Затым выліце ваду і зноў закрыйце бутэльку. Што знаходзіцца ў бутэльцы? Зразумела, па-ветра. Цяпер сцісніце бутэльку. На падставе вынікаў доследу выкажыце гіпо-тэзу аб будове газаў і вадкасцей.
Будова рэчыва 43
§ 12.
Цеплавое расшырэнне
3 папярэдніх параграфаў вам вядома, што ўсе рэчывы складаюцца з часціц (атамаў, малекул і інш.). Гэтыя часціцы бесперапынна хаатычна рухаюцца. Пры награванні рэчыва рух яго часціц становіцца больш хуткім. Павялічваюцца адлегласці паміж час-ціцамі, што прыводзіць да павелічэння памераў цела.
Змяненне памераў цела пры яго награванні называецца цеплавым расшырэннем. Цеплавое расшырэнне цвёрдых цел лёгка пацвердзіць до-следам. Сталёвы шарык, які свабодна праходзіць праз кольца (мал. 63, а), пасля награвання на спіртоўцы (мал. 63, б) расшыраецца і захрасае ў кольцы (мал. 63, в). Пасля ахаладжэння шарык зноў свабодна праходзіць праз кольца. 3 доследу вынікае, што памеры цвёрдага цела пры награ-ванні павялічваюцца, а пры ахаладжэнні — па-мяншаюцца.
Цеплавое расшырэнне розных цвёрдых цел неаднолькавае. Пры цеплавым расшырэнні цвёр-дых цел узнікаюць вялізныя сілы, якія могуць разбураць масты, выгінаць чыгуначныя рэйкі, разрываць правады. Каб гэтага не здарылася, пры канструяванні таго ці іншага збудавання ўлічваецца цеплавое расшырэнне. Апорныя дэ-талі мастоў ставяць на каткі, здольныя перасоў-вацца пры змяненні даўжыні моста зімой і летам (мал. 64). Рэйкі на стыках маюць зазор (мал. 65).
Мал. 64
Мал. 65
44 Будова рэчыва
Мал. 66
Мал. 68
Правады ліній электраперадачы не нацягваюць моцна (мал. 66), каб зімой, скарачаючыся, яны не разарваліся.
А ці расшыраюцца пры награванні вадкасці? Цеплавое расшырэнне вадкасцей таксама можна пацвердзіць на доследзе. У аднолькавыя колбы нальём: у адну — ваду, а ў другую — такі ж аб’ём спірту. Колбы закрыем коркамі з трубкамі. Пачат-ковыя ўзроўні вады і спірту ў трубках адзначым гумавымі кольцамі (мал. 67, а). Паставім колбы ў пасудзіну з гарачай вадой. Узровень вады ў труб-ках стане вышэйшым (мал. 67, б). Вадкасці пры награванні расшыраюцца. Але ўзровень у трубцы колбы са спіртам вышэйшы, чым у трубцы кол-бы з вадой. Значыць, спірт расшыраецца больш.
Такім чынам, цеплавое расшырэнне розных вад-касцей, як і цвёрдых рэчываў, неаднолькавае.
А ці адбываецца цеплавое расшырэнне ў га-заў? Адкажам на дадзенае пытанне з дапамогай доследу. Закрыем колбу з паветрам коркам з вы-гнутай трубкай. У трубцы (мал. 68, а) знаходзіц-ца кропля вадкасці. Дастаткова наблізіць рукі да колбы, як кропля пачынае перамяшчацца напра-ва (мал. 68, б). Гэта пацвярджае цеплавое рас-шырэнне паветра пры яго нават нязначным на-граванні. Прычым, што вельмі важна, усе газы, у адрозненне ад цвёрдых рэчываў і вадкасцей, пры награванні расшыраюцца аднолькава.
Будова рэчыва 45
Для дапытлівых
Нельга пасля гарачага чаю адразу піць халодную ваду або есці марожанае. Рэзкае змяненне тэмпературы прыводзіць да з’яўлення расколін на эмалі зубоў. Гэта тлумачыцца тым, што асноўнае рэчыва зуба — дэнцін — і эмаль, якая пакрывае зуб, пры аднолькавым змя-ненні тэмпературы расшыраюцца неаднолькава.
КНІГІ ОНЛАЙН
