1.1. Молекула – мельчайшая частица вещества. Агрегатные состояния вещества. Модели строения газов, жидкостей, твёрдых тел

Теоретическая справка

Явления природы, обусловленные хаотичным движением молекул и атомов, называются тепловыми. Раздел физики, объясняющий тепловые явления на основе представлений о том, что все тела состоят из частиц, называется молекулярно-кинетической теорией (МКТ). В основе МКТ лежат следующие утверждения:

1. Все тела состоят из частиц, между которыми есть промежутки (экспериментальные доказательства: сжимаемость веществ, растворение веществ, диффузия, тепловое расширение и сжатие тел и т.д.).
2. Частицы вещества находятся в непрерывном хаотичном движении (экспериментальные доказательства: броуновское движение, диффузия, давление газа).
3. Частицы взаимодействуют друг с другом – притягиваются или отталкиваются (экспериментальные доказательства: явление смачивания и несмачивания, деформация тел, сохранение формы и объема твердого тела).

Тепловое расширение тел: при нагревании объем тела увеличивается, т.к. увеличивается расстояние между молекулами. При охлаждении расстояние между молекулами уменьшается, в результате объем тела уменьшается.

Важно!! При нагревании и охлаждении, а также при изменении агрегатного состояния вещества сами молекулы не изменяются, т.е. не изменяются их размеры, объем и т.д. Изменяются расстояния между молекулами и характер их движения. Например, молекулы льда, воды и водяного пара совершенно одинаковые, отличаются лишь скоростью движения, расположением и характером взаимодействия.

Особенности строения твердых тел, жидкостей и газов

Твердое тело. Расстояния между молекулами сравнимы с размерами частиц. У кристаллических тел в расположении частиц наблюдается дальний порядок (кристаллическая решетка). Частицы твердого тела совершают колебания около положений равновесия, у кристаллических тел частицы колеблются в узлах кристаллической решетки. Потенциальная энергия взаимодействия частиц намного превышает их кинетическую энергию. Особенности молекулярного строения позволяют обладать твердым телам свойствами: они сохраняют форму и объем, упругость, твердость, прочность.

Жидкости. Частицы расположены вплотную друг к другу, но при этом не образуют структуры. В расположении частиц наблюдается ближний порядок.  Частицы жидкости колеблются около положений равновесия, иногда перескакивая в другое положение равновесия. Кинетическая энергия частиц сравнима с потенциальной энергией взаимодействия. Особенности молекулярного строения позволяют обладать жидкостям свойствами: они сохраняют объем, но не сохраняют форму (жидкости принимают форму сосуда), практически несжимаемы, текучи.

Газы. Расстояния между частицами во много раз превышает размеры самих частиц, расположены хаотично. Частицы газов хаотично движутся сталкиваясь друг с другом. Кинетическая энергия частиц во много раз превышает потенциальную энергию их взаимодействия. Особенности молекулярного строения позволяют обладать газам свойствами: они не сохраняют ни объем, ни форму, легко сжимаются и занимают весь предоставленный им объем.

Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ

1. Установите соответствие между физическими понятиями и их определениями: к каждому элементу первого столбца подберите соответствующий элемент из второго столбца.

Запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
А) молекула

Б) нейтрон

В) протон

1) положительно заряженная элементарная частица
2) частица, имеющая нулевую массу
3) наименьшая частица вещества, несущая его химические свойства
4) электрически нейтральная и химически неделимая частица
5) нейтральная частица, входящая в состав атомного ядра

Нажмите, чтобы увидеть решение

Молекулой называют наименьшую частицу вещества, несущей его химические свойства.

Нейтрон — нейтральная частица, входящая в состав атомного ядра.

Протон — положительно заряженная элементарная частица, входящая в состав ядра атома.

Ответ: 351

[свернуть]

2. Свинцовый шарик нагревают в пламени свечи. Как в процессе нагревания изменяются  масса и плотность шарика?

Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:  

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Масса шарика Плотность шарика
   

Нажмите, чтобы увидеть решение

В процессе нагревания шарика, его масса никак не изменится. При нагревании будет увеличиваться объем шарика. При увеличении объема тела без изменения массы, его плотность уменьшается.

Ответ: 32

[свернуть]

3. Газ охлаждают в закрытом сосуде. Как в процессе охлаждения изменяется объём газа и и его давление?

Установите соответствие между физическими величинами и их возможными изменениями. Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:  

1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Объем газа Давление газа
   

Нажмите, чтобы увидеть решение

Так как охлаждение газа происходит в закрытом сосуде, то его объем при охлаждении не изменяется. Давление газа при охлаждении газа постоянного объема уменьшается.

Ответ: 32

[свернуть]

4. Частицы вещества находятся в среднем на таких расстояниях друг от друга, при которых силы притяжения между ними незначительны.  В этом агрегатном состоянии вещество

1) сохраняет свою начальную форму
2) практически не сжимается
3) не сохраняет форму, но сохраняет начальный объём
4) занимает весь предоставленный объём

Нажмите, чтобы увидеть решение

Силы притяжения между частицами незначительны, если вещество находится в газообразном состоянии. В газообразном состоянии вещество занимает весь предоставленный ему объем.

Ответ: 4

[свернуть]

5. В каком(-их) агрегатном(-ых) состоянии(-ях) вещества его молекулы хаотично движутся, время от времени сталкиваясь друг с другом и взаимодействуя только при столкновениях?

1) в твёрдом и газообразном
2) только в жидком
3) только в газообразном
4) в жидком и твёрдом

Нажмите, чтобы увидеть решение

Такой характер движения и взаимодействия молекул присущ веществу находящемуся в газообразном состоянии.

Ответ: 3

[свернуть]

6. В жидкости молекулы могут перескакивать в новое положение равновесия, отстоящее от предыдущего на расстоянии порядка размера самой молекулы. Какое свойство жидкости можно объяснить таким характером движения молекул?

1) текучесть
2) малая сжимаемость
3) изменение объёма при нагревании
4) прозрачность

Нажмите, чтобы увидеть решение

Текучесть жидкости – это отсутствие собственной формы, т.е. способность жидкости принимать форму сосуда, в который она помещена. Это возможно благодаря тому, что молекулы жидкости, в отличии от молекул твердого тела могут перескакивать в новое положение равновесия, отстоящее от предыдущего на расстоянии порядка размера самой молекулы.

Ответ: 1

[свернуть]

7. Капля маслянистой жидкости попадает на поверхность воды и растекается, образуя тонкую плёнку. Обязательно ли эта плёнка закроет всю поверхность воды? Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Ответ: нет.

Пояснение. Маслянистая жидкость будет растекаться, образуя пленку, до тех пор пока толщина пленки не станет равна диаметру одной молекулы. После этого распространение пленки прекратится. Если поверхность жидкости достаточно большая, то пленка не сможет полностью покрыть ее.

[свернуть]

8. При строительстве железной дороги обязательно оставляют промежутки в стыках между рельсами, так как их длина в течение года изменяется. Какое физическое явление объясняет это изменение?

1) вынужденные колебания
2) тепловое расширение тел
3) изменение влажности воздуха
4) неупругие деформации

Нажмите, чтобы увидеть решение

Стыки нужны для того, чтобы компенсировать тепловое расширение и сжатие рельс в теплое и холодное время года. 

Ответ: 2

[свернуть]

9. Колбу с жидкостью поместили в сосуд с водой (см. рисунок), при этом наблюдали повышение уровня жидкости в трубке. Сравните первоначальные температуры жидкости и воды. Ответ поясните.

Нажмите, чтобы увидеть решение

Ответ: температура воды выше, чем температура колбы с жидкостью.

Пояснение. Повышение уровня воды в колбе свидетельствует о том, что жидкость в колбе нагрелась, т.к. при нагревании происходит увеличение объема. Значит вода, в которую была помещена колба с жидкостью имела температуру выше, чем температура самой колбы с жидкостью.

[свернуть]

10. Промежутки между молекулами существуют

1) только в газах
2) только в газах и некоторых жидкостях
3) только в газах и некоторых твёрдых телах
4) в газах, жидкостях и твёрдых телах

Нажмите, чтобы увидеть решение

Между молекулами всегда есть промежутки, независимо от того в каком агрегатном состоянии находится вещество.

Ответ: 4

[свернуть]

11. В каком агрегатном состоянии находится вещество, если оно не имеет собственной формы, но имеет собственный объём?

1) только в жидком
2) только в газообразном
3) в жидком или газообразном
4) только в твердом

Нажмите, чтобы увидеть решение

Указанные свойства вещества характерны для жидкостей.

Ответ: 1

[свернуть]

12. Установите соответствие между физическими понятиями и примерами этих понятий. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

ФИЗИЧЕСКИЕ ПОНЯТИЯ ПРИМЕРЫ
А) физическая величина

Б) единица физической величины

В) прибор для измерения физической величины

1) молекула
2) плавление
3) объём
4) миллиметр
5) динамометр

Нажмите, чтобы увидеть решение

Физическая величина — объем, величина, характеризующая часть пространства, занимаемую телом.

Миллиметр — единица измерения длины.

Динамометр — прибор для измерения силы.

Ответ: 345

[свернуть]

13. Какое общее свойство присуще одновременно и твёрдым телам, и жидкостям?
1) только наличие собственной формы
2) только наличие собственного объёма
3) наличие и собственной формы, и собственного объёма
4) отсутствие собственной формы

Нажмите, чтобы увидеть решение

Жидкости не имеют собственной формы, но при этом сохраняют объем. Твердые тела сохраняют и форму и объем.

Ответ: 2

[свернуть]

Скачать файл с заданиями открытого банка ФИПИ Молекула – мельчайшая частица вещества. Агрегатные состояния вещества. Модели строения газов, жидкостей, твёрдых тел (3289 Загрузок )