Взаємодія між атомами і молекулами речовини
Між молекулами речовини діють одночасно сили тяжіння і сили відштовхування. Ці сили у великій мірі залежать від відстаней між молекулами.
Згідно з експериментальними і теоретичним дослідженням міжмолекулярні сили взаємодії обернено пропорційні n-го ступеня відстані між молекулами:
Де для сил тяжіння n = 7, а для сил відштовхування.
Взаємодія двох молекул можна описати за допомогою графіка залежності проекції рівнодіючої сил тяжіння і відштовхування молекул від відстані r між їх центрами. Направимо вісь r від молекули 1, центр якої збігається з початком координат, до що знаходиться від нього на відстані центру молекули 2 (рис. 1).
Будемо вважати, що молекула 1 нерухома, а молекула 2 змінює своє положення щодо молекули 1.
Тоді проекція сили відштовхування молекули 2 від молекули 1 на вісь r буде позитивною. Проекція сили тяжіння молекули 2 до молекули 1 буде негативною.
Сили відштовхування (рис. 2) набагато більше сил тяжіння на малих відстанях, але набагато швидше зменшуються з збільшенням r. Сили тяжіння теж швидко зменшуються зі збільшенням r, так що, починаючи з деякої відстані, взаємодією молекул можна знехтувати. Найбільша відстань rm, на якому молекули ще взаємодіють, називається радіусом молекулярного дії.
Відстань відповідає сталому рівноважного взаємному положенню молекул.
У різних агрегатних станах речовини відстань між його молекулами різному. Звідси і відмінність у силовому взаємодії молекул і істотна відмінність в характері руху молекул газів, рідин і твердих тіл.
У газах відстані між молекулами в кілька разів перевищують розміри самих молекул. Внаслідок цього сили взаємодії між молекулами газу малі і кінетична енергія теплового руху молекул набагато перевищує потенційну енергію їх взаємодії. Кожна молекула рухається вільно від інших молекул з величезними швидкостями (сотні метрів в секунду), змінюючи напрямок і модуль швидкості при зіткненнях з іншими молекулами. Довжина вільного пробігу молекул газу залежить від тиску і температури газу. При нормальних умовах.
У рідинах відстань між молекулами значно менше, ніж в газах. Сили взаємодії між молекулами великі, і кінетична енергія руху молекул порівнянна з потенційною енергією їх взаємодії, внаслідок чого молекули рідини здійснюють коливання біля деякого положення рівноваги, потім стрибкоподібно переходять в нові положення рівноваги через дуже малі проміжки часу, що призводить до плинності рідини. Таким чином, в рідині молекули здійснюють в основному коливальні і поступальні рухи. У твердих тілах сили взаємодії між молекулами настільки великі, що кінетична енергія руху молекул набагато менше потенційної енергії їх взаємодії. Молекули здійснюють лише коливання з малою амплітудою близько деякого постійного положення рівноваги – вузла кристалічної решітки.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)