§ 4 . Взаимное притяжение и отталкивание молекул

Если все тела состоят из мельчайших частиц (молекул или ато­мов), почему же твердые тела и жидкости не распадаются на отдель­ные молекулы или атомы? Что заставляет их держаться вместе, ведь молекулы разделены между собой промежутками и находятся в не­прерывном беспорядочном движении?

Дело в том, что между молекулами существует взаимное при­тяжение. Каждая молекула притягивает к себе все соседние молеку­лы и сама притягивается имя.

Когда мы разрываем нить, ломаем палку или отрываем кусочек бумаги, то преодолеваем силы притяжения между молекулами.

Заметить притяжение между двумя молекулами совершенно не­возможно. Когда же притягиваются многие миллионы таких частиц, взаимное притяжение становится значительным. Поэтому трудно разорвать руками веревку или стальную проволоку.

Притяжение между молекулами в разных веществах неодинако­во. Этим объясняется различная прочность тел. Например, стальная проволока прочнее медной. Это значит, что частицы стали притяги­ваются сильнее друг к другу, чем частицы меди.

Притяжение между молекулами становится заметным только тог­да, когда они находятся очень близко друг к другу. На расстоянии, превышающем размеры самих молекул, притяжение ослабевает. Две капли воды сливаются в одну, если они соприкасаются. Два свинцо­вых цилиндра сцепляются вместе, если их вплотную прижать друг к другу ровными, только что срезанными поверхностями. При этом сцепление может быть настолько прочным, что цилиндры не удается оторвать друг от друга даже при большой нагрузке (рис. 11).

Однако осколки стекла нельзя срастить, даже плотно прижимая их. Из-за неровностей не удается их сблизить на то расстояние, на котором частицы могут притянуться друг к другу- Но если размяг чить стекло путем нагрева, то различные части можно сблизить и стекло в этом слу­чае спаивается.

Это значит, что частицы стекла оказались на таком расстоянии, когда действует притяжение между ними.

Соединение кусков металла при сварке или пайке, а также склеивание основано на притяжении молекул друг к другу.

Следовательно, между молекулами (ато­мами) существует взаимное притяжение, ко­торое заметно только на расстояниях, сравни­мых с размерами самих молекул (атомов).

Попытаемся выяснить, почему между молекулами имеются промежутки. Если молекулы притягиваются друг к другу, то они должны как бы слипнуться. Этого не происходит, потому что между молекула­ми (атомами) в то же время существу­ет отталкивание.

На расстояниях, сравнимых с размера­ми самих молекул (атомов), заметнее про­является притяжение, а при дальнейшем сближении — отталкивание.

Многие наблюдаемые явления подтверж­дают существование отталкивания между молекулами.

Так, например, сжатое тело распрямляется. Это происходит из-за того, что при сжатии молекулы оказываются на таком расстоянии друг от друга, когда начинает проявляться отталкивание.

Некоторые явления, происходящие в природе, можно объяснить притяжением молекул друг к другу, например смачивание твердого тела жидкостью.

К пружине подвешивают на нитке стеклянную пластинку так, чтобы ее нижняя поверхность была расположена горизонтально (рис. 12). Эту пластинку подносят к сосуду с водой так, чтобы она легла на поверхность воды (рис. 12, а). При отрывании пластинки от воды пружина заметно растянется (рис. 12, б). Это доказывает су­ществование притяжения между молекулами. По растяжению пру­жины можно судить о том, насколько оно велико. Оторвав пластин­ку, можно увидеть, что на ней остается тонкий слой воды, т. е. пластина смочена водой (рис. 12, в). Значит, при отрывании пластины мы преодолевали притяжение между молекулами воды. Разрыв про­изошел не там, где соприкасаются молекулы воды с частицами стек­ла, а там, где молекулы воды соприкасаются друг с другом.

Вода смачивает не только стекло, но и кожу, дерево и другие ве­щества.

Во многих случаях вода может и не смачивать тела. Например, если опустить в воду кусочек воска или парафина, а затем вынуть, то он окажется сухим. Всем хорошо известно, что вода не смачивает и жирные поверхности тел.

Все приведенные примеры можно легко объяснить.

Если жидкость смачивает твердое тело, то это значит, что молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам тела.

Когда наблюдается несмачиваемость, то это означает, что моле­кулы жидкости притягиваются сильнее друг к другу, чем к молеку­лам твердого тела.

В быту мы часто сталкиваемся с явлениями смачивания и несма­чивания.

Так, например, благодаря явлению смачивания мы можем пи­сать, вытирать мокрые предметы и т. д.

Вопросы

1. Как взаимодействуют между собой молекулы? 2. Когда замет­нее проявляется отталкивание, а когда притяжение между молекулами? 3. Какое явление, наблюдаемое в природе, основано на притяже­нии молекул твердого тела и жидкости? 4. Какие примеры смачива­ния и несмачивания твердых тел жидкостью можно привести?

Упражнение 2

1. Смочите два листочка бумаги: один — водой, другой — расти­тельным маслом. Слипнутся ли они? Ответ обоснуйте.

2. У водоплавающих птиц перья и пух остаются сухими. Какое явление здесь наблюдается?