§ 7-г. Взаимодействие частиц веществ

В двух предыдущих параграфах мы обсудили опыты, подтверждающие верность первого и второго положений МКТ. Рассмотрим теперь опыты, иллюстрирующие справедливость третьего основного положения МКТ.

        
        

Для опыта возьмём два свинцовых цилиндрика с крючками. Чтобы убрать частицы грязи, ножом или лезвием зачистим до блеска торцы обоих цилиндриков (рис.«а»). Плотно прижав торцы друг к другу, мы обнаружим, что цилиндрики прочно «сцепились». Сила их сцепления настолько велика, что при удачном проведении опыта цилиндрики выдерживают тяжесть гири массой до 5 кг (рис.«б»).

Из этого опыта следует вывод: частицы веществ могут притягиваться друг к другу. Однако это притяжение можно заметить лишь тогда, когда поверхности тел очень гладкие и, кроме того, плотно прилегают друг к другу.

    

Проделаем второй опыт (рис. «в»). Чтобы сдавить резиновый ластик пальцем, требуется очень большая сила; ластик проще изогнуть, чем сдавить («г»). Подобно ластику, другие тела (в том числе жидкие) тоже очень сложно сдавить. Это говорит о том, что частицы веществ отталкиваются друг от друга.

Притяжение и отталкивание частиц веществ возникают лишь в том случае, если они находятся в непосредственной близости друг от друга. Запомним: на расстояниях, больших размеров самих частиц, они притягиваются; на расстояниях, меньших размеров частиц, они отталкиваются. Если частицы удалены на большее расстояние, чем их размеры, взаимодействие почти не проявляется. И, поскольку частицы могут взаимодействовать, они могут обладать потенциальной энергией(см. § 5-д).

Все частицы твёрдых и жидких веществ расположены близко, поэтому взаимодействуют всегда, и всегда обладают потенциальной энергией. Она зависит от сил взаимодействия с «соседками» и расстояний до них.

 

На рисунке справа частицы тела схематично изображены упорядоченно расположенными шариками. Стрелками показаны силы отталкивания, действующие на частицу со стороны её «соседок». Если бы все частицы находились на равных расстояниях друг от друга, то силы отталкивания взаимно уравновешивались бы («зелёная» частица).

Однако, согласно второму положению МКТ, частицы постоянно и беспорядочно движутся. Из-за этого расстояния от каждой частицы до её соседок постоянно меняются («красная» частица). Следовательно, силы их взаимодействия постоянно меняются и не уравновешиваются, стремясь вернуть частицу в положение равновесия. То есть, потенциальная энергия частиц твёрдых и жидких тел, существуя всегда, постоянно меняется. Сравните: в газах потенциальная энергия частиц практически отсутствует, поскольку они находятся вдалеке друг от друга (см. § 7-б).

    

Возникновение силы упругости. Сжимая или растягивая, изгибая или скручивая тело, мы сближаем или удаляем его частицы (см. рис.). Поэтому меняются силы притяжения-отталкивания частиц, совместное действие которых и является силой упругости.

Частицы резины изгибаемого ластика (см. также рис.«г») мы условно изобразили шариками. При надавливании пальцем верхние частицы сближаются друг с другом («зелёное» расстояние меньше «красного»). Это приводит к возникновению сил отталкивания (чёрные стрелки направлены от частиц). Вблизи нижней грани ластика частицы удаляются друг от друга, что приводит к возникновению между ними сил притяжения (чёрные стрелки направлены к частицам). В результате одновременного действия сил отталкивания вблизи верхней грани и сил притяжения вблизи нижней грани ластик «хочет» выпрямиться. А это и значит, что в нём возникает сила упругости, направленная противоположно силе давления.


Проверьте свои знания:

  1. Основная цель этого параграфа – обсудить ...
  2. Что мы заметим при сжатии торцов цилиндриков?
  3. Прочно ли цилиндрики сцепляются друг с другом?
  4. Какой вывод следует из опыта с цилиндриками?
  5. При каком условии возникает притяжение частиц тел и веществ?
  6. Какое наблюдение свидетельствует об отталкивании частиц?
  7. Почему мы считаем, что частицы веществ могут отталкиваться друг от друга?
  8. При каком условии наблюдается взаимодействие частиц?
  9. Как изменяется характер взаимодействия частиц вещества в зависимости от расстояния между ними?
  10. В каком случае взаимодействие частиц веществ отсутствует?
  11. Почему частицы веществ могут обладать потенциальной энергией?
  12. Почему у частиц твёрдых и жидких веществ всегда имеется потенциальная энергия?
  13. Что символизируют чёрные стрелки на рисунке с частицами твёрдого тела?
  14. Поскольку частицы любого тела или вещества постоянно движутся, ...
  15. Поскольку расстояния между частицами постоянно меняются, ...
  16. Охарактеризуйте потенциальную энергию частиц твёрдых тел и жидкостей. Она, ...
  17. Охарактеризуйте потенциальную энергию частиц газов.
  18. В каких случаях мы изменяем расстояние между частицами тела?
  19. При этом силы притяжения-отталкивания частиц тела меняются, так как ...
  20. Сила упругости тела – это одновременно действующие ...
  21. Что происходит с частицами вблизи верхней части ластика? Они ...
  22. Сила упругости в ластике возникает из-за ...

Источник: fizika.ru