Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Особенности агрегатных состояний в физике

При сближении молекул начинают действовать очень сильные кулоновские силы отталкивания их электронных облаков. Поэтому для всехтипов межмолекулярных связей зависимость потенциальной энергии взаимодействия двух молекул от расстояния между ними имеет качественно схожий вид.

Универсальной функции, задающей потенциальную энергию взаимодействия молекул вещества, не существует. В случае жидкостей или газов хорошим приближением является формула Ленарда-Джонса

, в которой первое слагаемое соответствует кулоновскому отталкиванию электронных облаков, а второе - силам притяжения Ван-дер-Ваальса.

Полная энергия E двух взаимодействующих молекул складывается из их потенциальной и кинетической энергий: E=Uвз+2(ikT/2). При относительно низкой температуре T1 молекулы находятся на дне потенциальной ямы. Они могут совершать небольшое колебательное движение около положения равновесия r=d, при котором энергия взаимодействия минимальна. Это соответствует твёрдому (кристаллическому) состоянию вещества.

При повышении температуры амплитуда тепловых колебаний молекул в узлах кристаллической решётки возрастает. Поэтому среднее расстояние d'=<r> между колеблющимися с большими амплитудами молекулами увеличивается, а вместе с ним растут и линейные размеры твёрдого тела. В области не слишком высоких температур линейные размеры твёрдого тела изменяются пропорционально изменению температуры:

,

где a - температурный коэффициент линейного теплового расшире-ния, l0 -- размер тела при первоначальной температуре T0.

При дальнейшем росте температуры часть связей между соседними молекулами рвётся. Однако отдельные молекулы остаются связанными всложные комплексы. Эти комплексы имеют достаточно степеней свободы, чтобы перемещаться друг относительно друга. Но полная энергия молекул отрицательна: E2(T2)<0, и молекулы остаются в потенциальной яме, т.е. не могут разлететься на большое расстояние. Это соответствует жидкому состоянию среды.

Если выделить какую-нибудь молекулу, то другие молекулы вблизи неё расположены почти упорядоченно (как и молекулы в кристаллической решётке). Это -- так называемый ближний порядок. Такая упорядоченность обусловлена тем, что значительная часть межмолекулярных связей ещё не разорвана. Но при удалении от молекулы отклонения от упорядоченного расположения накапливаются, и удалённые молекулы расположены относительно любой произвольно выбранной молекулы беспорядочно. Поэтому, в отличие от кристаллической решётки твёрдого тела, у молекулы жидкости отсутствует дальний порядок.

Жидкости и твёрдые тела сжимаются в тысячи раз хуже газов. Когда при нагревании среды полная энергия её молекул становится положительной E3(T3)>0, то молекулы оказываются за пределами потенциальной ямы и стремятся разлететься. Система превращается в реальный газ.

Дата публикации:2012-10-16

Просмотров:1257

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.