Чем можно объяснить способность тел изменять свой объем? Можно ли сказать, что объем газа в сосуде равен сумме объемов его молекул?
Ответы на вопрос
Коротко: объём тела меняется из-за того, что расстояния между его частицами (атомами/молекулами/ионами) не жёстко фиксированы и зависят от температуры и внешнего давления. В газах эти расстояния особенно велики, поэтому газ легко «разжимается» и «сжимается». Говорить, что объём газа равен сумме объёмов его молекул, нельзя: практически весь объём, который занимает газ, — это пустое пространство между молекулами; собственные объёмы молекул дают лишь малую поправку (её учитывают, например, параметром в уравнении Ван-дер-Ваальса).
Чуть подробнее по состояниям вещества:
-
Газы.
Межмолекулярные расстояния в газе в тысячи раз больше размеров самих молекул. Силами притяжения/отталкивания почти можно пренебречь (идеальный газ), частицы движутся хаотически и часто ударяются о стенки. Поэтому:-
при увеличении температуры растёт средняя кинетическая энергия → молекулы сильнее давят на стенки → при постоянном давлении объём увеличивается (закон Гей-Люссака);
-
при увеличении внешнего давления объём уменьшается (закон Бойля—Мариотта);
-
общий закон для идеального газа: .
В этом описании молекулы считаются точечными, то есть их «собственный» объём не входит в . Реальные газы отклоняются от идеальности: учитывают конечный размер частиц параметром исключённого объёма (уравнение Ван-дер-Ваальса ). Но даже тогда при обычных условиях, поэтому объём газа почти полностью определяется пустым пространством между молекулами и стенками сосуда.
-
-
Жидкости.
Частицы расположены гораздо ближе, между ними заметные силы притяжения. Жидкости слабо сжимаемы: объём меняется мало при изменении давления, но заметно расширяется при нагревании (коэффициент объёмного теплового расширения в разы больше, чем у твёрдых тел). -
Твёрдые тела.
Частицы колеблются около узлов решётки; объём почти постоянен. Тем не менее есть тепловое расширение и упругие деформации под давлением/растяжением. Коэффициенты сжимаемости и теплового расширения малы по сравнению с жидкостями и особенно газами. -
Фазовые переходы.
Изменение агрегатного состояния (испарение/конденсация, плавление/кристаллизация) сопровождается скачкообразным изменением плотности и объёма, что также иллюстрирует: объём определяется не «суммой объёмов молекул», а тем, как далеко они находятся друг от друга в данной фазе.
Итог. Способность тел менять объём объясняется изменением средних расстояний между частицами под действием температуры и давления (а также переходами фаз). Для газа объём сосуда — это в первую очередь объём «свободного пространства» между молекулами; равнять его с суммой собственных объёмов молекул нельзя.
Похожие вопросы
Топ вопросов за вчера в категории Физика
Последние заданные вопросы в категории Физика
-
Математика
-
Литература
-
Алгебра
-
Русский язык
-
Геометрия
-
Английский язык
-
Химия
-
Физика
-
Биология
-
Другие предметы
-
История
-
Обществознание
-
Окружающий мир
-
География
-
Українська мова
-
Информатика
-
Українська література
-
Қазақ тiлi
-
Экономика
-
Музыка
-
Право
-
Беларуская мова
-
Французский язык
-
Немецкий язык
-
МХК
-
ОБЖ
-
Психология
-
Физкультура и спорт
-
Астрономия
-
Кыргыз тили
-
Оʻzbek tili

