--> Ñòðîåíèå ãàçîîáðàçíûõ, æèäêèõ è òâåðäûõ òåë. Ôèçèêà 10 êë.
ìîé ÞÒÓÁ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!
ìîé ÒÅËÅÃÐÀÌ êàíàë ïðèêîëüíûõ ÌÓËÜÒÈÊÎÂ!

 


Ñîäåðæàíèå

 

Ãëàâíàÿ >> Ìîëåêóëÿðíàÿ ôèçèêà. Òåðìîäèíàìèêà. Ôèçèêà 10 êë. Ìÿêèøåâ

Ãëàâà 2. Îñíîâû ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêîé òåîðèè

 


§ 2.6. Ñòðîåíèå ãàçîîáðàçíûõ, æèäêèõ è òâåðäûõ òåë

Ìîëåêóëÿðíî-êèíåòè÷åñêàÿ òåîðèÿ äàåò âîçìîæíîñòü ïîíÿòü, ïî÷åìó âåùåñòâî ìîæåò íàõîäèòüñÿ â ãàçîîáðàçíîì, æèäêîì è òâåðäîì ñîñòîÿíèÿõ.

Åñëè â ñàìûõ îáùèõ ÷åðòàõ ïîïðîáîâàòü ïðåäñòàâèòü ñåáå ñòðîåíèå ãàçîâ, æèäêîñòåé è òâåðäûõ òåë, òî ìîæíî íàðèñîâàòü ñëåäóþùóþ êàðòèíó.

Ãàçû

 ãàçàõ ðàññòîÿíèå ìåæäó àòîìàìè èëè ìîëåêóëàìè â ñðåäíåì âî ìíîãî ðàç ïðåâûøàåò ðàçìåðû ñàìèõ ìîëåêóë (ðèñ. 2.17). Ïðè àòìîñôåðíîì äàâëåíèè îáúåì ñîñóäà â äåñÿòêè òûñÿ÷ ðàç ïðåâûøàåò îáúåì íàõîäÿùèõñÿ â ñîñóäå ìîëåêóë ãàçà.

Ãàçû ëåãêî ñæèìàþòñÿ, òàê êàê ïðè ñæàòèè ãàçà óìåíüøàåòñÿ ëèøü ñðåäíåå ðàññòîÿíèå ìåæäó ìîëåêóëàìè, íî ìîëåêóëû íå «ñäàâëèâàþò» äðóã äðóãà (ðèñ. 2.18). Ìîëåêóëû (èëè àòîìû) ñòðåìèòåëüíî, êàê áåãóíû-ñïðèíòåðû, íî çíà÷èòåëüíî áûñòðåå ïðîíîñÿòñÿ â ïðîñòðàíñòâå. Ñòàëêèâàÿñü äðóã ñ äðóãîì, îíè íåïðåðûâíî èçìåíÿþò íàïðàâëåíèå ñâîåãî äâèæåíèÿ è ðàçëåòàþòñÿ â ðàçíûå ñòîðîíû.

Ãàçû ëåãêî ñæèìàþòñÿ

Ñëàáûå ñèëû ïðèòÿæåíèÿ ìîëåêóë ãàçà íå ñïîñîáíû óäåðæàòü èõ îêîëî äðóã äðóãà. Ïîýòîìó ãàçû íå ñîõðàíÿþò íè ôîðìû, íè îáúåìà. Êàê áû ìû íè óâåëè÷èâàëè ðàçìåðû ñîñóäà, ñîäåðæàùåãî ãàç, ïîñëåäíèé çàïîëíèò åãî öåëèêîì áåç êàêèõ-ëèáî óñèëèé ñ íàøåé ñòîðîíû.

Ìíîãî÷èñëåííûå óäàðû ìîëåêóë î ñòåíêè ñîñóäà ñîçäàþò äàâëåíèå ãàçà.

Ìîæíî ïîëó÷èòü áîëåå ãëóáîêîå ïðåäñòàâëåíèå î ñîñòîÿíèè âåùåñòâà, íàçûâàåìîãî ðåàëüíûì ãàçîì, åñëè ïðîñëåäèòü çà õàðàêòåðîì çàâèñèìîñòè ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè îäíîé èç ìîëåêóë îò ðàññòîÿíèÿ äî åå áëèæàéøèõ ñîñåäåé (ðèñ. 2.19). Ïðè ïåðåìåùåíèè ìîëåêóëû åå ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ íà áîëüøåé ÷àñòè ïóòè ïî÷òè òî÷íî ðàâíà íóëþ, òàê êàê ðàññòîÿíèå ìåæäó ìîëåêóëàìè â ãàçå â ñðåäíåì ãîðàçäî áîëüøå èõ ðàçìåðîâ.  òî÷êàõ 1 è 2 ðàñïîëîæåíû áëèæàéøèå ñîñåäè ðàññìàòðèâàåìîé ìîëåêóëû. Äàííàÿ ìîëåêóëà ïðîõîäèò íà äîâîëüíî çíà÷èòåëüíîì ðàññòîÿíèè îò ñîñåäà 1 è íà áîëåå áëèçêîì îò ñîñåäà 2.

ðåàëüíûé ãàç

Ñðåäíÿÿ ïî âðåìåíè ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóëû îòðèöàòåëüíà è î÷åíü ìàëà. Ïî ìîäóëþ îíà ÷èñëåííî ðàâíà ïëîùàäè ôèãóðû, îãðàíè÷åííîé ïîòåíöèàëüíîé êðèâîé ìåæäó òî÷êàìè 1 è 2 è îñüþ r, äåëåííîé íà äëèíó îòðåçêà 1—2 (ñðåäíåå çíà÷åíèå ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè íà îòðåçêå 1 —2). Ïîëíàÿ ñðåäíÿÿ ýíåðãèÿ îáÿçàòåëüíî áîëüøå íóëÿ (ïðÿìàÿ íà ðèñ. 2.19), òàê êàê ïðè Å < 0 ìû èìåëè áû ñâÿçàííîå ñîñòîÿíèå ìîëåêóë. Íåðàâåíñòâî Å > 0 âîçìîæíî ëèøü ïðè óñëîâèè, ÷òî ñðåäíÿÿ êèíåòè÷åñêàÿ ýíåðãèÿ ìîëåêóëû ãàçà áîëüøå ñðåäíåãî çíà÷åíèÿ åå ïîòåíöèàëüíîé ýíåðãèè

ïîòåíöèàëüíàÿ ýíåðãèÿ

òàê êàê

Æèäêîñòè

Ìîëåêóëû æèäêîñòè ðàñïîëîæåíû ïî÷òè âïëîòíóþ äðóã ê äðóãó (ðèñ. 2.20), ïîýòîìó êàæäàÿ ìîëåêóëà âåäåò ñåáÿ èíà÷å, ÷åì ìîëåêóëà ãàçà. Çàæàòàÿ, êàê â êëåòêå, äðóãèìè ìîëåêóëàìè, îíà ñîâåðøàåò «áåã íà ìåñòå» (êîëåáëåòñÿ îêîëî ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ, ñòàëêèâàÿñü ñ ñîñåäíèìè ìîëåêóëàìè). Ëèøü âðåìÿ îò âðåìåíè îíà ñîâåðøàåò «ïðûæîê», ïðîðûâàÿñü ñêâîçü «ïðóòüÿ êëåòêè», íî òóò æå ïîïàäàåò â íîâóþ «êëåòêó», îáðàçîâàííóþ íîâûìè ñîñåäÿìè. Âðåìÿ îñåäëîé æèçíè ìîëåêóëû âîäû, ò. å. âðåìÿ êîëåáàíèé îêîëî îäíîãî îïðåäåëåííîãî ïîëîæåíèÿ ðàâíîâåñèÿ, ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, êàê ïîêàçûâàþò ðàñ÷åòû, âûïîëíåííûå ñ ïðèìåíåíèåì çàêîíîâ ñòàòèñòè÷åñêîé ìåõàíèêè, ðàâíî â ñðåäíåì 10-11 ñ. Âðåìÿ æå, çà êîòîðîå ñîâåðøàåòñÿ îäíî êîëåáàíèå, çíà÷èòåëüíî ìåíüøå (10-12 — 10-13 ñ). Ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðàòóðû âðåìÿ îñåäëîé æèçíè ìîëåêóë óìåíüøàåòñÿ. Õàðàêòåð ìîëåêóëÿðíîãî äâèæåíèÿ â æèäêîñòÿõ, âïåðâûå óñòàíîâëåííûé ñîâåòñêèì ôèçèêîì ß. È. Ôðåíêåëåì, ïîçâîëÿåò ïîíÿòü îñíîâíûå ñâîéñòâà æèäêîñòåé.

Ôðåíêåëü ßêîâ Èëüè÷

Ìîëåêóëû æèäêîñòè íàõîäÿòñÿ íåïîñðåäñòâåííî äðóã âîçëå äðóãà. Ïîýòîìó ïðè ïîïûòêå èçìåíèòü îáúåì æèäêîñòè äàæå íà ìàëóþ âåëè÷èíó íà÷èíàåòñÿ äåôîðìàöèÿ ñàìèõ ìîëåêóë (ðèñ. 2.21). Äëÿ ýòîãî íóæíû î÷åíü áîëüøèå ñèëû. Ýòèì è îáúÿñíÿåòñÿ ìàëàÿ ñæèìàåìîñòü æèäêîñòåé. Ïîíÿòü ïðè÷èíó ìàëîé ñæèìàåìîñòè æèäêîñòè íè÷óòü íå ñëîæíåå, ÷åì ïîíÿòü, ïî÷åìó òàê òðóäíî âòèñíóòüñÿ â ïåðåïîëíåííûé àâòîáóñ.

Æèäêîñòè, êàê èçâåñòíî, òåêó÷è, ò. å. íå ñîõðàíÿþò ñâîåé ôîðìû. Îáúÿñíèòü ýòî ìîæíî òàê. Åñëè æèäêîñòü íåïîäâèæíà, òî ïåðåñêîêè ìîëåêóë èç îäíîãî «îñåäëîãî» ïîëîæåíèÿ â äðóãîå ïðîèñõîäÿò ñ îäèíàêîâîé ÷àñòîòîé ïî âñåì íàïðàâëåíèÿì (ñì. ðèñ. 2.20). Íàëè÷èå âíåøíåé ñèëû çàìåòíî íå èçìåíÿåò ÷èñëà ïåðåñêîêîâ ìîëåêóë â ñåêóíäó, íî ïåðåñêîêè ìîëåêóë èç îäíîãî «îñåäëîãî» ïîëîæåíèÿ â äðóãîå ïðè ýòîì ïðîèñõîäÿò ïðåèìóùåñòâåííî â íàïðàâëåíèè äåéñòâèÿ âíåøíåé ñèëû (ðèñ. 2.22). Âîò ïî÷åìó æèäêîñòü òå÷åò è ïðèíèìàåò ôîðìó ñîñóäà.

äåéñòâèÿ âíåøíåé ñèëû

Äëÿ òå÷åíèÿ æèäêîñòè íåîáõîäèìî òîëüêî, ÷òîáû âðåìÿ äåéñòâèÿ ñèëû áûëî âî ìíîãî ðàç áîëüøå âðåìåíè «îñåäëîé æèçíè» ìîëåêóëû, èíà÷å êðàòêîâðåìåííàÿ ñèëà âûçîâåò ëèøü óïðóãóþ äåôîðìàöèþ æèäêîñòè, è îáû÷íàÿ êàïëÿ âîäû ïîâåäåò ñåáÿ, êàê ñòàëüíîé øàðèê.

Îêîí÷àíèå ïàðàãðàôà >>>

 

 

Ðåéòèíã@Mail.ru



Ñîäåðæàíèå

!-- Step 2 - Decide on the place where you want to place the video -->
. Âàæíî, ÷òîáû ñêðèïò áûë ïîñëå áëîêà. Íàïðèìåð, ìîæíî ðàçìåñòèòü ïåðåä òåãîì -->