Взаємне тяжіння і відштовхування молекул — приклади взаємодії

Відомо, що всі фізичні тіла складаються з величезної кількості молекул. Відстані між ними можна порівняти з їх розмірами. Чому предмети не розпадаються в пил? Відчути силу тяжіння між двома частинками неможливо через те, що вона дуже маленька.

Однак в тому випадку, коли одночасно діє взаємне тяжіння і відштовхування молекул, в яке залучено велика їх кількість, це легко помітити. З такими явищами людина часто зустрічається у своєму житті.

Взаємне тяжіння молекул

Тверді предмети здатні зберігати свою цілісність. Це відбувається завдяки наявності тяжіння між найдрібнішими частинками речовини – молекулами.

У рідинах цей зв’язок набагато слабкіше, тому вони здатні текти. Це пов’язано з тим, що тут відстані між частинками збільшуються. У газів вони ще більше. Тут сили тяжіння через великі відстані фактично не діють, дозволяючи речовині розширюватися і заповнювати весь доступний об’єм.

В наявності описаних сил легко переконатися, спостерігаючи фізичні явища реального життя.

Баланс різних сил, що діють між частинками, має важливе значення в кристалах.

Тут їх результатом є утворення кристалічної решітки, яка має повторювану структуру. При цьому молекули і атоми знаходяться в строго певних місцях.

Якщо розділити шматок свинцю на дві частини і відполірувати розріз до блиску, то можна спостерігати незвичайний ефект. Якщо обидві частини притулити один до одного, то вони пристануть без всяких видимих причин.

Якщо підняти одну частину, то інша підніметься разом з нею. Таке з’єднання легко витримує вагу до п’яти кілограмів. Фізика пояснює, що в цьому досліді демонструється тяжіння, що існує між частинками.

Коли людина намагається розламати предмет, то вона прагне подолати сили, які притягують частинки одна до одної. При цьому видно, що одні предмети піддаються впливу легко, а будова інших демонструє високу міцність. Різниця між ними полягає в тому, що у них різна сила тяжіння молекул.

Взаємне відштовхування молекул

Зв’язок між частинками відчувається тільки на дуже маленькій відстані. Як тільки ця відстань починає значно перевершувати власні розміри молекул, то сила тяжіння різко зменшується.

У зв’язку з цим виникає питання про те, від чого виникає відстань між ними. Якби діяло тільки тяжіння, то частинки знаходилися б впритул один до одного, не залишаючи проміжків.

Річ у тому, що одночасно з силою тяжіння молекул існує також сила відштовхування молекул. Молекули встановлюються на такій відстані, коли обидві цих сили, спрямовані протилежно, врівноважуються.

Можна провести дослід в класі і переконається в дії, яка створює відштовхування між молекулами. Можна навести такий приклад. Якщо зім’яти гумову іграшку і відпустити, то вона почне розправлятися до тих пір, поки не прийме початкове положення.

Якщо частини зламаного предмета притулити один до одного, то тяжіння не виникне через те, що молекули не можна підвести на досить близьку відстань, коли така сила починає діяти. Цю проблему, зазвичай, долають двома способами:

• розташовують між частинами інші молекули (наприклад, клей);
• може відбуватися дифузія, коли молекули однієї речовини проникають в інші;
• нагрівають їх, збільшуючи рухливість.

Тяжіння молекул може бути не тільки між предметами, що складаються з однієї і тієї ж речовини, але і між різними об’єктами і речовинами. Наприклад, якщо плоский шматок скла розмістити на поверхню води, а потім підняти його. У цій ситуації помітно, що для цього доведеться докласти певну силу.

Рідини і тверді тіла

Однією з ефектних демонстрацій взаємодії частинок є капілярні явища. Рідина всередині вузької трубочки природним чином підіймається вгору, долаючи силу тяжіння без додаткових зусиль.

Це явище широко використовується в техніці і живій природі. Так, в людському тілі є велика мережа капілярних кровоносних судин, робота якої залежить від взаємодії крові і стінок судин.

Нерідко буває так, що опущене в рідину тіло після підняття залишається змоченим. Цей результат говорить про те, що тяжіння молекул води і тіла сильніше в порівнянні з тим, яке є у рідини.

Іноді, виконуючи такий дослід, отримують інший результат. Наприклад, парафінова пластинка, вийнята з води, залишиться сухою. У цій ситуації частинки рідини притягуються один до одного з більшою силою, ніж до пластини.

Явище змочування або його відсутності часто використовується в природі та побуті. Наприклад, водоплавні птахи, які постійно перебуваючи у воді і при цьому не намокають.

Висновки

Сили тяжіння і відштовхування, що діють між молекулами, дозволяють тілам зберігати цілісність, утримуючи між ними певні проміжки. Вони, в різних речовинах, можуть проявлятися різним чином.

У рідинах і газах сили зчеплення молекул один з одним набагато слабкіше, ніж у твердих тілах, а в кристалах вони створюють жорстку решітку високої міцності.