загрузка...
загрузка...
На головну

Сили і потенційна енергія міжмолекулярної взаємодії

  1. II. Технологія індивідуального виховного взаємодії з дитиною
  2. III. Промениста енергія.
  3. III. Технологія педагогічної взаємодії з батьками школярів
  4. Interaction diagram (діаграма взаємодії)
  5. Аналіз взаємодії різних ринків на основі теорії загальної рівноваги
  6. Аналіз відомих реологічних методів опису взаємодії вібруючих робочих органів з порошковими середовищами
  7. Атомна енергія

При виведенні рівняння стану ідеального газу розмірами молекул і їх взаємодією один з одним нехтують. Підвищення тиску призводить до зменшення середньої відстані між молекулами, тому необхідно враховувати обсяг молекул і взаємодія між ними. Так, в 1м3 газу при нормальних умовах міститься 2,68 1025 молекул, що займають обсяг приблизно 10-4 м3, Яким в порівнянні з обсягом газу (1 м3) Можна знехтувати. При тиску 500 МПа обсяг молекул складе вже половину всього обсягу газу. Таким чином, при високому тиску і низьких температурах зазначена модель ідеального газу непридатна.

При розгляді реальних газів - газів, властивості яких залежать від взаємодії молекул, треба враховувати сили міжмолекулярної взаємодії. Вони проявляються на відстанях <10-9 м і швидко зменшуються при збільшенні відстані між молекулами. Такі сили називаються короткодіючими.

 Було з'ясовано, що між молекулами речовини одночасно діють сили тяжіння і сили відштовхування. На рис.9.1.? приведена якісна залежність сил міжмолекулярної взаємодії отрасстоянія r між молекулами, де F0и Fп - відповідно сили відштовхування і тяжіння, a F - Їх результуюча. Сили відштовхування вважаються позитивними, а сили взаємного тяжіння - негативними.

На відстані r = r0результуюча сила

Рис.9.1. F =0, т. е. сили тяжіння і відштовхування

врівноважують один одного. Таким чином, відстань r0відповідає рівноважному відстані між молекулами. при r 0переважають сили відштовхування (F> 0), при r> r0- Сили тяжіння (F <0). на відстанях r> 10-9 м міжмолекулярні сили взаємодії практично відсутні (F >0).

елементарна робота сили F при збільшенні відстані між молекулами на dr відбувається за рахунок зменшення потенційної енергії молекул, тобто

?А = Fdr = -dWp. (9.1)

З аналізу залежності потенційної енергії взаємодії молекул від відстані між ними (рис.9.1.б) Слід, що, якщо молекули перебувають на великій відстані (r > ?), То Wp = 0. При зближенні молекул між ними з'являються сили тяжіння (F <0), які здійснюють позитивну роботу (?A = Fdr>0). Тоді потенційна енергія взаємодії зменшується, досягаючи мінімуму при r = r0. при r 0 зі зменшенням r сили відштовхування (F>0) різко зростають і здійснюються проти них робота негативна (?A = Fdr <0). Потенційна енергія теж різко зростає і стає позитивною. З даної потенційної кривої слід, що система з двох взаємодіючих молекул в стані стійкої рівноваги (r = r0) Володіє мінімальною потенційною енергією.

Критерієм різних агрегатних станів речовини є співвідношення між величинами Wpmin и kТ. Wpmin - Найменша потенційна енергія взаємодії молекул - визначає роботу, яку потрібно зробити проти сил тяжіння, щоб роз'єднати молекули, що знаходяться в рівновазі (r = r0); kТ визначає подвоєну середню енергію, що припадає на одну ступінь свободи.

якщо Wp min << kТ, то речовина знаходиться в газоподібному стані, тому що тепловий рух молекул перешкоджає з'єднанню молекул, сблизившихся до відстані r0, Тобто ймовірність утворення агрегатів з молекул досить мала. якщо Wp min >> , То речовина знаходиться в твердому стані, так як молекули, притягаючи один до одного, не можуть піти на значні відстані і коливаються близько положень рівноваги. якщо Wp min ? kТ, то речовина знаходиться в рідкому стані, так як в результаті теплового руху молекули переміщаються в просторі, обмінюючись місцями, але не розходячись на відстань, що перевищує r0.

Значить, будь-яка речовина в залежності від температури може знаходитися в газоподібному, рідкому або твердому агрегатному стані, причому температура переходу з одного агрегатного стану в інше залежить від значення Wp min для даної речовини. Наприклад, у інертних газів Wp min мало, а у металів велике, тому при кімнатних температурах вони перебувають відповідно в газоподібному і твердому станах.

 



Попередня   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   Наступна

Тиск в рідині і газі | рівняння нерозривності | Рівняння Бернуллі і слідства з нього | Ламінарний і турбулентний режими течії рідин | Рух тіл в рідинах і газах | Вступ | Закони ідеального газу | Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеальних газів | Вступ | за швидкостями |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати