Особенности молекулярного строения. Вопрос: каковы особенности молекулярного строения газов, жидкостей и твёрдых тел? срочно!!! Свойства и строение твердых тел

Известно, что фараон Нэхо (612-576 гг. до н.э.), для организации внешней торговли и мореплавания, обращался к услугам финикийцев, государство которых находилось на богатой лесом территории современных Ливана и Сирии, а многочисленный флот которых служил опорой также и для египетских фараонов.

Финикия имела очень благоприятные природные условия для строительства флота: удобные бухты и устья рек на морском побережье, которые могли служить убежищем для флота в штормовую погоду; изобилие корабельной древесины - леса росли вблизи средиземноморского побережья на склонах Ливанских гор, и в них преобладали знаменитые ливанские кедр и дуб, а также другие ценные породы деревьев. Расцвет кораблестроения и морской славы Финикии отмечается в истории средиземноморья периодом 1200-700 гг. до нашей эры. По очень многим историческим свидетельствам, финикийская морская империя опиралась на развитую прибрежную инфраструктуру своих морских портов и баз снабжения флота, а курсировавшие между ними военные и торговые корабли имели неограниченный район плавания. О финикийцах по праву можно судить как о великих мореплавателях - они имели колонии по всему побережью Средиземного моря, их знали далеко за пределами Гибралтарского пролива, в том числе на английских островах и даже за мысом Доброй Надежды. [Курти, 1977].

Финикийское морское торговое судно. Подобно ладьям викингов, более полные суда финикийцев также были способны удерживаться лагом к штормовой волне в пассивном режиме плавания. В этом режиме килевая качка демпфируется развалом шпангоутов в оконечностях, а большая поперечная остойчивость корпуса позволяет отслеживать поверхность волны при очень резкой бортовой качке, чем обеспечивается незаливаемость в средней части корпуса

При ближнем плавании финикийцы использовали преимущественно легкие торговые суда, имевшие весла и прямой рейковый парус. Значительно внушительнее выглядели суда, предназначенные для дальнего плавания, и военные корабли. Крупные торговые суда имели водонепроницаемые палубы.

На военных кораблях финикийцев отмечалось использование носового подводного бульба, что свидетельствовало о способности этих кораблей держать ход без всхожести на волну, при повышенной заливаемости носовых палуб. Величина быстроходных кораблей - галер - иногда допускала использование двух-трех рядов весел (биремы и триремы), что делало военно-морской флот поистине всепогодным и способным к активному маневрированию на опасных прибрежных фарватерах. С тех времен во всех языках средиземноморских народов закрепилось обобщенное определение быстроходного гребного судна как галера.

Морская слава финикийцев говорит о хорошей мореходности их кораблей и торговых судов, вполне достаточной для дальнего плавания. Обогащаясь за счет своих колоний, финикийские, карфагенские мореплаватели начали постепенно выходить далеко за пределы Средиземного моря. В этот период расцвета финикийского и карфагенского мореходства морской путь становится средством связи между тремя континентами Средиземноморья и более отдаленными странами, которые находились за пределами Гибралтара.

Исключительное мужество требовалось в те времена, чтобы, миновав Гергулесовы Столбы, как называли в древности Гибралтарский пролив, выйти из Средиземного моря в Атлантический океан, подняться в бурный Бискайский залив, и плыть от туда дальше на север. Необходимо иметь в виду то, что через Гибралтарский пролив, глубина которого превышает 300 м, из Атлантического океана в Средиземное море идет сильное поверхностное течение, поскольку из-за более интенсивного испарения воды уровень Средиземного моря постоянно понижается, так что лишь приток воды из Атлантики позволяет его стабилизировать его. Дело обстоит сложнее. В Гибралтарском проливе существует также глубинное течение, направлено в океан. Как поражены были племена, заселявшие тогда западноевропейское побережье, когда корабли невиданных доселе размеров, убрав свои пурпурные паруса, стали на якорь вблизи их поселений. С них сошли люди, торговавшие такими предметами роскоши, которые заставляли учащенно биться сердца не одних только женщин. Взамен они просили очень ценное в то время олово, провиант и юных блондинок, поскольку, помимо прочего, эти люди пополняли гаремы своих торговых партнеров с Востока. Путем обмена они также получали на побережье Атлантического океана доставляемый сюда сухим путем из Прибалтики столь ценившийся тогда янтарь. Карфагенские мореходы неоднократно плавали также вдоль западного берега Африки. Описание одной из таких морских экспедиций отважных карфагенских мореплавателей известно и нам в греческом переводе. Это путешествие, которое называется путешествием Ганнона, датируемое примерно VI или V в. до н.э. Хотя экспедиция карфагенского морехода описана как занимательный приключенческий роман, тем не менее все его сведения, по суждению авторитетных исследователей-историков, соответствуют действительности. Можно шаг за шагом проследить путь экспедиции по карте, сопоставляя данные об этом путешествии с тем, что мы знаем о географии западного побережья Африки. Пользуясь помощью египтян, а иногда Израиля и Иудеи, финикийские города отправляли морские экспедиции не только на северо-запад и юго-запад, но и менее доступный тогда юг. В данном случае финикийские корабли через Красное море достигли, вероятно, даже Индийского океана. Об одном из таких морских походов хорошо написано в Библии, где рассказывается об экспедиции в богатую золотом страну Офир, организованной Хирамом, царем Тира, и Соломоном, царем Израиля. Но самым грандиозным предприятием необходимо считать ту морскую экспедицию финикийцев, которую они совершили по поручению египетского царя Нехо в конце VII в. до н.э. В течение трех лет они обогнули Африку и вернулись через “столпы Мелькарта”, совершив этот выдающийся подвиг более чем за две тысячи лет до Васко да Гамы.

Финикийцы - покорители морей

С самого начала финикийцы славились как лучшие мореплаватели Средиземноморья и основатели многочисленных колоний. Были они и пиратами, и работорговцами. Позже они легко покорялись воле других государств и интересовались лишь сохранением своей свободной торговли и значительной самостоятельности.

Уже во II тысячелетии до н. э. финикийцы основали свои первые колонии в Испании и Тунисе, затем они заняли Сардинию, Мальту и Сицилию. В дальних землях у них были отдельные временные поселения, это и Канарские острова, и Британские. Легендарный Карфаген также был колонией Финикии.


В ту эпоху использовались палубные гребные суда , оснащенные также и парусами. Штиля их корабли не боялись. Экспедиция могла насчитывать десятки судов со множеством людей. Запасов везли мало, плавали только вдоль берега и часто устраивали стоянки для пополнения запасов воды и продовольствия. В длительном путешествии вокруг Африки они делали остановки с возделыванием и засевом полей и последующим сбором урожая!

Самые знаменитые путешествия финикийцев

Первое знаменитое путешествие состоялось около 1500 года до н.э., когда финикийцы посетили Канарские острова и начали осваивать побережье Атлантического океана.

А в VI - V веках до нашей эры они совершили целых три потрясающие экспедиции :

  • «Египетский» поход вокруг Африки . Около 600 года до н.э. Финикия была частью Египта, и фараон поручил отплыть из Красного моря, проплыть вокруг Африки (которую тогда звали Ливией) и вернуться к нему через Средиземное море. Спустя три года они вернулись с триумфом! Об этих событиях нам известно от Геродота , в рассказе которого отражены астрономические детали путешествия в Южном полушарии , которые были ему непонятны и тем подтверждают правдивость моряков.
  • Колонизация Британских островов ради олова . В VI веке до нашей эры монополия и торговые доходы Финикии пошатнулись, и морской народ занялся добычей и доставкой сырья из далеких земель . Олово они нашли в современной Британии, путь к которой был не таким легким, хоть и относительно быстрым - всего 4 месяца. Моряки жаловались на частые штили и короткий световой день.
  • Плавание вдоль Западной Африки . В отличии от путешествия вокруг Африки, здесь нам известно больше деталей и сама экспедиция была многочисленнее. Моряки основывали поселения, сражались с местными жителями, видели широкие реки и вулкан Камерун . В этот раз финикийцы не устраивали долгих стоянок и повернули на родину, когда закончилось продовольствие.

К огромному сожалению, финикийцы скрытно относились к своим тайнам , и будучи одними из первых в изобретении алфавита , они очень мало писали о своих путешествиях. До нас дошла только небольшая часть их путешествий, а в средневековье многие их открытия были вовсе забыты и открывались заново.

Вся неживая материя состоит из частиц, поведение которых может отличаться. Строение газообразных, жидких и твердых тел имеет свои особенности. Частицы в твердых телах удерживаются вместе, так как расположены очень тесно друг к другу, это делает их очень прочными. Кроме того, они могут держать определенную форму, так как их мельчайшие частицы практически не двигаются, а только вибрируют. Молекулы в жидкостях находятся довольно близко друг к другу, однако они могут свободно передвигаться, поэтому собственной формы они не имеют. Частицы в газах движутся очень быстро, вокруг них, как правило, много пространства, что предполагает их легкое сжатие.

Свойства и строение твердых тел

Какова структура и особенности строения твердых тел? Они состоят из частиц, которые расположены очень близко друг к другу. Они не могут перемещаться, и поэтому их форма остается фиксированной. Каковы свойства твердого тела? Оно не сжимается, но если его нагреть, то его объем будет увеличиваться с ростом температуры. Это происходит потому, что частицы начинают вибрировать и двигаться, что приводит к уменьшению плотности.

Одной из особенностей твердых тел является то, что они имеют неизменную форму. Когда твердое тело нагревается, движения частиц увеличивается. Быстрее движущиеся частицы сталкиваются более яростно, заставляя каждую частицу толкать своих соседей. Следовательно, повышение температуры обычно приводит к повышению прочности тела.

Кристаллическое строение твердых тел

Межмолекулярные силы взаимодействия между соседними молекулами твердого тела достаточно сильны, чтобы держать их в фиксированном положении. Если эти мельчайшие частицы находятся в высокоупорядоченной комплектации, то такие структуры принято называть кристаллическими. Вопросами внутренней упорядоченности частиц (атомов, ионов, молекул) элемента или соединения занимается специальная наука - кристаллография.

Твердого тела также вызывает особый интерес. Изучая поведение частиц, того, как они устроены, химики могут объяснить и предсказать, как определенные виды материалов будут себя вести при определенных условиях. Мельчайшие частицы твердого тела расположены в виде решетки. Это так называемое регулярное расположение частиц, где немаловажное значение играют различные химические связи между ними.

Зонная теория строения твердого тела рассматривает как совокупность атомов, каждый их которых, в свою очередь, состоит из ядра и электронов. В кристаллическом строении ядра атомов находятся в узелках кристаллической решетки, для которой характерна определенная пространственная периодичность.

Что такое структура жидкости?

Строение твердых тел и жидкостей схоже тем, что частицы, из которых они состоят, находятся на близком расстоянии. Различие состоит в том, что молекулы свободно перемещаются, так как сила притяжения между ними гораздо слабее, нежели в твердом теле.

Какими же свойствами обладает жидкость? Во-первых, это текучесть, во-вторых, жидкость будет принимать форму контейнера, в который ее помещают. Если ее нагреть, объем будет увеличиваться. Из-за близкого расположения частиц друг к другу жидкость не может быть сжата.

Какова структура и строение газообразных тел?

Частицы газа располагаются случайным образом, они находятся так далеко друг от друга, что между ними не может возникнуть сила притяжения. Какими свойствами обладает газ и каково строение газообразных тел? Как правило, газ равномерно заполняет все пространство, в которое он был помещен. Он легко сжимается. Скорость частиц газообразного тела увеличивается вместе с ростом температуры. При этом происходит также повышение давления.

Строение газообразных, жидких и твердых тел характеризуется разными расстояниями между мельчайшими частицами этих веществ. Частицы газа находятся гораздо дальше друг от друга, чем в твердом или жидком состоянии. В воздухе, например, среднее расстояние между частицами примерно в десять раз превышает диаметр каждой частицы. Таким образом, объем молекул занимает всего около 0,1 % от общего объема. Остальные 99,9 % составляет пустое пространство. В противоположность этому частицы жидкости заполняют около 70 % общего объема жидкости.

Каждая частица газа движется свободно по прямолинейному пути, пока она не столкнется с другой частицей (газа, жидкости или твердого тела). Частицы обычно движутся достаточно быстро, а после того как две из них сталкиваются, они отскакивают друг от друга и продолжают свой путь в одиночку. Эти столкновения меняют направление и скорость. Эти свойства газовых частиц позволяют газам расширяться, чтобы заполнить любую форму или объем.

Изменение состояния

Строение газообразных, жидких и твердых тел может меняться, если на них оказывается определенное внешнее воздействие. Они могут даже переходить в состояния друг друга при определенных условиях, например в процессе нагревания или охлаждения.


  • Испарение. Строение и свойства жидких тел позволяют им при определенных условиях переходить в совершенно другое физическое состояние. Например, случайно пролив бензин при заправке автомобиля, можно довольно быстро почувствовать его резкий запах. Как это происходит? Частицы двигаются по всей жидкости, в итоге определенная их часть достигает поверхности. Их направленное движение может вынести эти молекулы за пределы поверхности в пространство над жидкостью, но притяжение будет затягивать их обратно. С другой стороны, если частица движется очень быстро, она может оторваться от других на приличное расстояние. Таким образом, при увеличении скорости частиц, которое случается обычно при нагревании, происходит процесс испарения, то есть преобразования жидкости в газ.

Поведение тел в разных физических состояниях

Строение газов, жидкостей, твердых тел главным образом обусловлено тем, что все эти вещества состоят из атомов, молекул или ионов, однако поведение этих частиц может быть совершенно разным. Частицы газа хаотичным образом удалены друг от друга, молекулы жидкости находятся близко друг к другу, но они не так жестко структурированы, как в твердом теле. Частицы газа вибрируют и передвигаются на высоких скоростях. Атомы и молекулы жидкости вибрируют, перемещаются и скользят мимо друг друга. Частицы твердого тела также могут вибрировать, но движение как таковое для них не свойственно.

Особенности внутренней структуры

Для того чтобы понять поведение материи, нужно сначала изучить особенности ее внутренней структуры. Каковы внутренние различия между гранитом, оливковым маслом и гелием в воздушном шарике? Простая модель структуры материи поможет найти ответ на этот вопрос.

Модель является упрощенным вариантом реального предмета или вещества. Например, до того как начинается непосредственное строительство, архитекторы сначала конструируют модель строительного проекта. Такая упрощенная модель не обязательно предполагает точное описание, но в то же время она может дать приблизительное представление того, что будет собой представлять та или иная структура.

Упрощенные модели

В науке, однако, моделями не всегда выступают физические тела. За последнее столетие наблюдался значительный рост человеческого понимания о физическом мире. Однако большая часть накопленных знаний и опыта основана на чрезвычайно сложных представлениях, например в виде математических, химических и физических формул.

Для того чтобы разобраться во всем этом, нужно быть достаточно хорошо подкованным в этих точных и сложнейших науках. Ученые разработали упрощенные модели для визуализации, объяснения и предсказания физических явлений. Все это значительным образом упрощает понимание того, почему некоторые тела имеют постоянную форму и объем при определенной температуре, а другие могут их менять и так далее.

Вся материя состоит из мельчайших частиц. Эти частицы находятся в постоянном движении. Объем движения связан с температурой. Повышенная температура свидетельствует об увеличении скорости движения. Строение газообразных, жидких и твердых тел отличается свободой передвижения их частиц, а также тем, насколько сильно частицы притягиваются друг к другу. Физические зависят от его физического состояния. Водяной пар, жидкая вода и лед имеют одинаковые химические свойства, но их физические свойства значительно отличаются.

Обычные жидкости изотропны, структурно они являются аморфными телами. Для внутреннего строения жидкостей характерен ближний порядок в расположении молекул (упорядоченное расположение ближайших частиц). Расстояния между молекулами невелики, силы взаимодействия значительны, что приводит к 1 малой сжимаемости жидкостей: небольшое уменьшение расстоя­ния между молекулами вызывает появление больших сил межмолекулярного отталкивания.

Подобно твердым телам, жидкости мало сжимаемы и обладают большой плотностью, подобно газам, принимают форму сосуда, в котором находятся. Такой характер свойств жидкостей связан с особенностями теплового движения их молекул. В газах молекулы движутся беспорядочно, на малых отрезках пути - поступательно, в расположении частиц отсутствует какой-либо порядок. В кристаллических телах частицы колеблются около определенных положений равновесия - узлов кристаллической решетки. По теории Я. И. Френкеля молекулы жидкости, подобно частицам твердого тела, колеблются около положений равновесия, однако эти положения равновесия не являются постоянными. По истечении некоторого времени, называемого временем «оседлой жизни», молекула скачком переходит в новое положение равновесия на расстояние, равное среднему расстоянию между соседними молекулами.

Вычислим среднее расстояние между молекулами жидкости. Можно мысленно представить весь объем жидкости разделенным на небольшие одинаковые кубики с ребром 8. Пусть в среднем в каждом кубике находится одна молекула. В этом случае 5 можно рассматривать как среднее расстояние между молекулами жидкости. Объем жидкости равен V = δ 3 N, где N - общее количество молекул жидкости. Если n - концентрация молекул (количество молекул в 1 м 3), то N = nV. Из этих уравнений получаем


Для того чтобы молекула жидкости перескочила из одного по­ложения равновесия в другое, должны нарушиться связи с окру­жавшими ее молекулами и образоваться связи с новыми соседя­ми. Процесс разрыва связей требует затраты энергии Е а (энергии активации), выделяемой при образовании новых связей. Такой переход молекулы из одного положения равновесия в другое яв­ляется переходом через потенциальный барьер высотой Е а. Энергию для преодоления потенциального барьера молекула по­лучает за счет энергии теплового движения соседних молекул. За­висимость времени релаксации от температуры жидкости и энер­гии активации выражается формулой, вытекающей из распреде­ления Больцмана (см. § 2.4).

Где τ 0 - средний период колебаний молекулы около положения равновесия.


Зная среднее перемещение молекулы, равное расстоянию меж­ду молекулами δ, и среднее время τ, можно определить среднюю скорость движения молекул в жидкости:

Эта скорость мала по сравнению со средней скоростью движе­ния молекул в газе. Так, например, для молекул воды она в 20 раз меньше, чем для молекул пара при той же температуре.

Поверхностное натяжение

На поверхностях раздела жидкости и ее насыщенного пара, двух несмешиваемых жидкостей, жидкости и твердого тела воз­никают силы, обусловленные различным межмолекулярным вза­имодействием граничащих сред.

Каждая молекула, расположенная внутри объема жидкости, равномерно окружена соседними молекулами и взаимодействует с ними, но равнодействующая этих сил равна нулю. На молекулу, находящуюся вблизи границы двух сред, вследствие неоднород­ности окружения действует сила, не скомпенсированная другими молекулами жидкости. Поэтому для переме­щения молекул из объема в поверхностный слой необходимо совершить работу.

Поверхностное натяжение (коэффициент поверхностного натяжения) определяется от­ношением работы, затраченной на создание некоторой поверхности жидкости при посто­янной температуре, к площади этой поверхности:

Условием устойчивого равновесия жидкостей является мини­мум энергии поверхностного слоя, поэтому при отсутствии внеш­них сил или в состоянии невесомости жидкость стремится иметь Минимальную площадь поверхности при данном объеме и прини­мает форму шара.

Поверхностное натяжение может быть определено не только энергетически. Стремление поверхностного слоя жидкости сокра­титься означает наличие в этом слое касательных сил - сил по­верхностного натяжения. Если выбрать на поверхности жид­кости некоторый отрезок длиной l (рис. 7.8), то можно условно изобразить эти силы стрелками, перпендикулярными отрезку.