Odległość między cząsteczkami cieczy. Odległość między cząsteczkami w gazach, cieczach i stałych

1. Struktura gazowa, cieczy i ciał stałych

Teoria kinetyczna molekularna umożliwia zrozumienie, dlaczego substancja może być w stanach gazowych, ciekłych i stałych.
Gazy. W gazach odległość między atomami lub cząsteczkami średnio wiele razy więcej niż rozmiary samych cząsteczek ( rys.8.5.). Na przykład, pod ciśnieniem atmosferycznym objętość statku wynosi dziesięć tysięcy razy wyższa niż objętość cząsteczek w nim.

Gazy są łatwo skompresowane, podczas gdy średnia odległość między cząsteczkami zmniejsza się, ale kształt cząsteczki nie zmienia się ( rys.8.6.).

Cząsteczki z ogromnymi prędkościami - setki metrów na sekundę - poruszając się w przestrzeni. Następnie odbijają się od siebie w różnych kierunkach, takich jak kulki bilardowe. Słabe siły przyciągania cząsteczek gazu nie są w stanie ich utrzymywać wśród siebie. w związku z tym gazy można odzyskać gazów. Nie zatrzymują żadnych formularzy ani objętości.
Wiele ciosów cząsteczek o ścianie naczynia tworzą ciśnienie gazu.

Ciecze.. Cząsteczki cieczy znajdują się prawie blisko siebie ( rys.8.7.) Dlatego cząsteczka płynu zachowuje się inaczej niż cząsteczka gazu. W płynie występuje tak zwana kolejność sąsiedztwa, tj. Zamówiony układ cząsteczek jest utrzymywany na odległości równych kilku średnicach molekularnych. Cząsteczka zmienia się w pobliżu jego pozycji równowagi, stoi w obliczu sąsiednich cząsteczek. Tylko od czasu do czasu sprawia, że \u200b\u200bkolejny "skok", wpadający w nową pozycję równowagi. W tej pozycji równowagi siła odpychania jest równa sile przyciągania, czyli całkowitą moc interakcji cząsteczki wynosi zero. Czas Życie Cząsteczki wodne, tj. Czas jej oscylacji o jednej konkretnej pozycji równowagi w temperaturze pokojowej wynosi średnio 10 -11 s. Czas jednej oscylacji jest znacznie mniej (10 -12 -10 -13 c). Wraz z rosnącą temperaturą czas obniżenia cząsteczek życia zmniejsza się.

Charakter ruchu molekularnego w płynie po raz pierwszy ustanowiony przez radzieckiego fizyka Ya.I. Frekllem, umożliwia zrozumienie podstawowych właściwości płynów.
Cząsteczki cieczy znajdują się bezpośrednio do siebie. Z zmniejszeniem objętości siły odpychania staje się bardzo wysokie. To jest wyjaśnione mała ścigalność płynów.
Jak wiadomo, płyn płynów, tj. Nie zapisuj swojego formularza. Możesz to wyjaśnić. Siła zewnętrzna Zauważalnie nie zmienia liczby szat cząsteczek na sekundę. Ale skoki cząsteczek z jednej osadonej pozycji do drugiego występują głównie w kierunku siły zewnętrznej ( rys.8.8.). Dlatego płynie płynne przepływa i ma kształt naczynia.

Ciała stałe. Atomy lub cząsteczki organów stałych, w przeciwieństwie do atomów i cząsteczek cieczy, wahają pewne pozycje równowagi. Z tego powodu ciała solidne zachować nie tylko objętość, ale także. Potencjalna energia interakcji stałych cząsteczek jest znacznie więcej ich energii kinetycznej.
Istnieje kolejne ważne rozróżnienie między płynami a ciałami solidnymi. Ciecz można porównać z tłumem ludzi, w których poszczególne osoby są niespokojne niespokojne w miejscu, a ciało stałe jest podobne do smukły kohorty tych samych osób, które nie są w nocy, ale wytrzymuje kilka odległości między sobą. Jeśli podłączysz centra pozycji równowagi atomów lub jonów stałych, wtedy nazywa się prawidłowy grill przestrzenny kryształ.
Figury 8.9 i 8.10 przedstawiają kryształowe kraty soli kucharskiej i diamentu. Zlecenie wewnętrzne w miejscu atomów kryształowych prowadzi do odpowiednich zewnętrznych form geometrycznych.

Rysunek 8.11 pokazuje diamenty Yakut.

W odległości gazu L między cząsteczkami o wiele więcej rozmiarów molekularnych 0: " l \u003e\u003e r 0.
W płynów i stałym Tell≈r 0. Cząsteczki cieczy znajdują się w rozłączeniu i skakać od czasu do czasu z jednej osiadanej pozycji do drugiej.
Krystaliczne ciała stałe cząsteczki (lub atomów) znajdują się ściśle zamówione.

2. Doskonały gaz w molekularnej teorii kinetycznej

Badanie dowolnej dziedziny fizyki zawsze zaczyna się od wprowadzenia pewnego modelu, w którym trwa badanie. Na przykład, kiedy badaliśmy kinematykę, model ciała był punktem materialnym itp. Jak już odgadłeś, model nigdy nie odpowiadał rzeczywistym procesom, ale często zbliża się do tej korespondencji.

Fizyka molekularna, A w szczególności MTT nie jest wyjątkiem. Wielu naukowców pracowało na temat problemu opisywania modelu, począwszy od XVIII wieku: M. Lomonosov, D. Joule, R. Clausius (rys. 1). Ten ostatni, w rzeczywistości wprowadzony w 1857 r. Model idealnego gazu. Kontytualne wyjaśnienie podstawowych właściwości substancji na podstawie teorii kinetycznej molekularnej nie jest szczególnie trudne. Jednak teoria ustanawia relacje ilościowe między wartościami mierzonymi na eksperymencie (ciśnienie, temperaturę itp.) Oraz właściwości samych cząsteczek, ich liczba i szybkość ruchu, jest bardzo złożona. W gazie pod normalnym ciśnieniem odległość między cząsteczkami jest wiele razy wyższa niż ich wymiary. W takim przypadku siła interakcji cząsteczek jest pomijalna do małej i energii kinetycznej cząsteczek znacznie bardziej potencjalną energię interakcji. Cząsteczki gazowe można uznać za punkty materialne Lub bardzo małe kulowane kulki. Zamiast prawdziwy Gaza., między którego cząsteczkami są złożone siły interakcji, rozważymy to model jest doskonałym gazem.

Doskonały gaz.- Model gazu, w którym cząsteczki i atomy gazu są reprezentowane jako bardzo małe (zagrożone rozmiary) elastyczne kulki, które nie współdziałają ze sobą (bez bezpośredniego kontaktu), ale tylko twarzą (patrz rys. 2).

Należy zauważyć, że rozrzedzony wodór (pod bardzo małym ciśnieniem) prawie w pełni spełnia modele idealnego gazu.

Figa. 2.

Doskonały gaz. - Jest to gaz, interakcja między cząsteczkami jest znikoma. Oczywiście, w zderzeniu cząsteczek idealnego gazu na nich istnieje siła odpychania. Ponieważ cząsteczki gazu możemy zgodnie z modelem, który ma być uważany za materiały, a następnie zaniedbujemy wymiary cząsteczek, biorąc pod uwagę, że objętość, którą zajmują, jest znacznie mniejsza niż objętość statku.
Przypomnijmy, że tylko te właściwości realnego systemu są brane pod uwagę w modelu fizycznym, co jest absolutnie konieczne do wyjaśnienia badanych wzorców zachowań tego systemu. Żaden model nie może przejść wszystkich właściwości systemu. Teraz musimy rozwiązać dość wąskie zadanie: Aby obliczyć za pomocą teorii molekularnej-kinetycznej, ciśnienie idealnego gazu na ścianach naczynia. W tym problemie model idealnego gazu jest dość zadowalający. Prowadzi do wyników potwierdzonych przez doświadczenie.

3. Ciśnienie gazowe w teorii kinetycznej molekularnej Niech gaz będzie w zamkniętym naczyniu. Manometr pokazuje ciśnienie gazu p 0.. Jak to się pojawia?
Każda cząsteczka gazu, uderzając w ścianę, przez niewielki okres czasu działa na niej z pewną siłą. W wyniku błędnych ciosów ściany ciśnienie szybko się zmieniają w następujący sposób, jak pokazano na rysunku 8.12. Jednak działania spowodowane przez ciosy poszczególnych cząsteczek są tak słabe, że nie są one zarejestrowanym manometrem. Wskaźnik ciśnienia rejestruje średnia siła działająca na każdej jednostce powierzchni elementu wykrywania - membrana. Pomimo małych zmian ciśnienia średnia wartość ciśnienia p 0.praktycznie okazuje się dość pewną kwotę, ponieważ istnieje wiele ciosów o ścianie, a mas cząsteczek są bardzo małe.

Idealny gaz jest prawdziwym modelem gazu. Zgodnie z tym modelem cząsteczka gazowa może być postrzegana jako punkty materiałowe, których interakcja występuje tylko w kolizji. W obliczu ściany, cząsteczki gazu umieszczają na nim nacisk.

4. Mikro-makroparametry gazowe

Teraz możesz przejść do opisywania parametrów idealnego gazu. Są podzielone na dwie grupy:

Parametry doskonałego gazu

Oznacza to, że mikroparametry opisują stan oddzielnej cząstki (Microtela), a makroparametry są stanem całej części gazu (Macotel). Teraz piszemy relację, która łączy kilka parametrów z innymi lub głównym równaniem MKT:

Tutaj: - Średnia prędkość cząstek;

Definicja. - stężenie Cząstki gazu - liczba cząstek na objętość jednostkową; ; jednostka -.

5. Średnie cząsteczki prędkości prędkości

Aby obliczyć średnie ciśnienie, musisz znać średnią prędkość cząsteczek (dokładniej, średnia prędkość prędkości). To nie jest proste pytanie. Jesteś przyzwyczajony do faktu, że prędkość ma każdą cząstkę. Średnia prędkość cząsteczek zależy od ruchu wszystkich cząstek.
Wartości środkowe. Od samego początku należy porzucić próby śledzenia ruchu wszystkich cząsteczek, z których składa się gaz. Są za dużo, i poruszają się bardzo trudne. Nie musimy wiedzieć, jak każda cząsteczka porusza się. Musimy dowiedzieć się, jak wynik jest ruch wszystkich cząsteczek gazu.
Naturę ruchu całej całości cząsteczek gazu jest znany z doświadczenia. Cząsteczki są zaangażowane w bałagan (termiczny) ruch. Oznacza to, że prędkość dowolnej cząsteczki może być zarówno bardzo duża, jak i bardzo mała. Kierunek ruchu cząsteczek jest niepozornie zmieniający się z ich kolizjami ze sobą.
Prędkość poszczególnych cząsteczek może być jednak dowolna średni Wartość modułu tych prędkości jest dość zdefiniowana. W ten sam sposób, wzrost uczniów w klasie nierównych, ale jego średniej wartości jest pewną liczbą. Aby znaleźć ten numer, konieczne jest złożenie wzrostu poszczególnych studentów i podzielić tę kwotę przez liczbę studentów.
Średnia prędkość prędkości. W przyszłości będziemy potrzebować średniej wartości nie prędkości, a kwadratem prędkości. Średnia energia kinetyczna cząsteczek zależy od tej wartości. I przeciętna energia kinetyczna cząsteczek, jak wkrótce będziemy przekonani, ma bardzo bardzo ważne W całej teorii kinetycznej molekularnej.
Oznacz moduły prędkości poszczególnych cząsteczek gazowych. Średnia prędkość prędkości zależy od następującego wzoru:

gdzie N. - liczba cząsteczek w gazie.
Ale kwadrat modułu dowolnego wektora jest równy sumie kwadratów jego prognoz na osi współrzędnych OH, OY, OZ. w związku z tym

Średnie wartości wartości można określić za pomocą formuł podobnych do formuły (8.9). Istnieje proporcja między średniej wartości a średnich wartości kwadratów projekcji jako stosunek (8.10):

Rzeczywiście, równość (8.10) jest uczciwa dla każdej cząsteczki. Prowadzenie takich równości dla poszczególnych cząsteczek i dzielenie obu części uzyskanych równania do liczby cząsteczek N.Przyjdziemy do Formuły (8.11).
Uwaga! Jako kierunki trzech osi Oh, Oy. i Oz.ze względu na losowy ruch cząsteczek jest równy, średnie wartości kwadratów rzutków prędkości są równe wzajemnie:

Widzisz, z Chaos pływa pewnego wzoru. Czy mógłbyś to zrozumieć?
Biorąc pod uwagę stosunek (8.12), zastępujemy wzorze (8.11) zamiast i. Następnie na środkowy placu projekcji prędkości otrzymujemy:

tj. Średnia Plac projekcji Prędkości wynosi 1/3 środkowego plaży samej prędkości. Mnożnik 1/3 pojawia się z powodu trójwymiarowości przestrzeni, a odpowiednio istnienie trzech występów z dowolnego wektora.
Prędkość zmieniają się losowo, ale średni kwadrat prędkości jest dość pewna kwota.

6. Główne równanie teorii kinetycznej molekularnej
Postępujemy z zawarciem głównego równania teorii kinetycznej molekularnej gazów. W tym równaniu ustanawia się zależność presji gazowej ze średniej energii kinetycznej jego cząsteczek. Po wyjściu tego równania w XIX wieku. I eksperymentalny dowód jego sprawiedliwości rozpoczął szybki rozwój teorii ilościowej, która nadal dzisiaj.
Dowód niemal wszelkich oświadczeń w fizyce, wycofanie jakichkolwiek równania można wykonać z różnymi stopniami śrubości i przekonańczych: bardzo prosty, mniej lub bardziej ściśle lub z pełnym rygorem, przystępny nowoczesna nauka.
Ścisła wydajność równania teorii kinetycznej molekularnej gazów jest dość skomplikowana. Dlatego jesteśmy ograniczeni do silnie uproszczonego, schematycznego zawarcia równania. Pomimo wszystkich uproszczeń wynik się wyłączy.
Wyjście równania głównego. Oblicz ciśnienie gazu na ścianie Płyta CD naczynie ABCD. Kwadrat S.prostopadle do osi współrzędnych WÓŁ. (rys.8.13.).

Po uderzeniu cząsteczki o ścianę, jego impuls zmienia się :. Ponieważ moduł prędkości cząsteczki nie zmienia się podczas uderzenia, . Zgodnie z drugim prawem Newton, zmiana impulsu cząsteczki jest równa impulsowi przez wytrzymałość ściany naczynia na nim, oraz według trzeciego prawa Newtona, impuls w module siły, z którą cząsteczka wpłynęło na ścianę. Dlatego w wyniku wpływu cząsteczki na ścianie siły, którego impuls jest równy.

Jaka jest średnia odległość między nasyconą wodą cząsteczki pary w 100 ° C?

Zadanie numer 4.1.65 z "Zbieranie zadań do przygotowania egzaminy wstępne W fizyce Ugntu "

Dany:

(T \u003d 100 ^ Circ) C, (L -?

Rozwiązanie problemu:

Rozważ parę wodną w niektórych dowolnych ilościach równych kretach (Nu). Aby określić objętość (V), który zajmował tę ilość pary wodnej, musisz użyć równania Klapaireron-MendeleEV:

W tym wzorze (R) jest uniwersalną stałą gazową, równą 8,31 j / (mol · k). Ciśnienie nasyconej pary wodnej (p) w temperaturze 100 ° C wynosi 100 kPa, to jest słynny faktA każdy student powinien go znać.

Aby określić ilość cząsteczek pary wodnej (n), używamy następującego wzoru:

Tutaj (N_A) jest liczbą avogadro równa 6.023 · 10 23 1 / mol.

Następnie każde konta cząsteczki dla objętości Cube (V_0), oczywiście określona przez wzór:

[(V_0) \u003d frac (v) (n)]

[(V_0) \u003d frac ((nu rt)) ((p (n_a))) \u003d frac ((RT)) ((P (n_a)))

Teraz spójrz na wykres do zadania. Każda cząsteczka jest warunkowo w swojej kostce, odległość między dwoma cząsteczkami może się różnić od 0 do (2D), gdzie (d) jest długością krawędzi kostki. Średnia odległość \\ (L) będzie równa długości krawędzi Kuby (d):

Długość krawędzi (d) można znaleźć w ten sposób:

W rezultacie otrzymamy taką formułę:

Przekładamy temperaturę w skali Kelvin i rozważmy odpowiedź:

Odpowiedź: 3,72 nm.

Jeśli nie rozumiesz rozwiązania i masz jakieś pytanie lub znalazłeś błąd, a następnie odważnie pozostawić komentarz poniżej.

Teoria kinetyczna molekularna daje wyjaśnienie, że wszystkie substancje mogą być w trzech stany agregujące: W stałym, cieczowym i gazowym. Na przykład, lód, woda i para wodna. Często osocze uważa się za czwarty stan substancji.

Łączone stany materii (z łacińskiej agregokować. - Dołączam, łącząc) - stan tej samej substancji, przejścia między którymi towarzyszą zmianę właściwości fizycznych. Jest to zmiana zagregowanych stanów substancji.

We wszystkich trzech stanach cząsteczki tej samej substancji nie różnią się od siebie, tylko ich lokalizacja, charakter ruchu termicznego i siły związanych z interakcjami międzynarodowymi.

Ruch cząsteczek w gazach

W gazach odległość między cząsteczkami a atomami jest znacznie większa niż wymiary cząsteczek, a siły przyciągania są bardzo małe. Dlatego gazy nie mają własnej formy i stałej kwoty. Gazy są łatwo skompresowane, ponieważ siły odpychania duże odległości Również mały. Gazy mają nieruchomość do rozszerzenia w nieskończoność, wypełniając wszystkie podane im objętość. Cząsteczki gazu poruszają się bardzo duże prędkości, spotkać się nawzajem, odbijaj się od siebie w różnych kierunkach. Liczne ciosy cząsteczek o ścianie statku ciśnienie gazu.

Ruch cząsteczek w cieczach

W cieczach cząsteczka nie tylko wahała się w pobliżu położenia równowagi, ale także skakać z jednej pozycji równowagi w sąsiednim. Te skoki występują okresowo. Czas cięcia między takimi skokami Średni czas osiadania (lub Średni czas relaksu) I jest wskazany przez list? Innymi słowy, czas relaksacyjny jest czasem oscylacji o jednej określonej pozycji równowagi. W temperaturze pokojowej ten czas wynosi średnio 10 -11 s. Czas jednej oscylacji wynosi 10-12 ... 10 -13 s.

Czas życia w klasie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Odległość między cząsteczkami cieczy jest mniejsza niż wymiary cząsteczek, cząstki znajdują się blisko siebie, a intratność międzyokręgowa jest duża. Niemniej jednak lokalizacja cząsteczek płynów nie jest ściśle zamawiana w całym objętości.

Ciecze, jak ciała stałe, zachowują swój objętość, ale nie mają własnej formy. Dlatego podejmują kształt naczynia, w którym są. Ciecz ma taką własność jak płynność. Ze względu na tę właściwość ciecz nie opiera się na zmianę kształtu, jest lekko sprężona, a jego właściwości fizyczne To samo we wszystkich kierunkach wewnątrz cieczy (izotropia płynów). Po raz pierwszy, charakter ruchu molekularnego w płynach powstała przez radzieckiego fizyka Yakov Ilyich Frenkel (1894 - 1952).

Ruch cząsteczek w ciałach stałych

Cząsteczki i atomy ciała stałe znajdują się w określonej kolejności i formie sieci krystalicznej . Takie ciała stałe nazywają się krystaliczną. Atomy wykonują ruchy oscylacyjne w pobliżu pozycji równowagi, a przyciąganie między nimi jest bardzo duża. Dlatego też ciała stałe w normalnych warunkach zachowują objętość i mają własną formę.

Fizyka

Interakcja między atomami a cząsteczkami substancji. Struktura ciał stałych, cieczy i gazowych

Między cząsteczkami substancji działają w tym samym czasie, siłę przyciągania i siły odpychania. Siły te są w dużej mierze zależne od odległości między cząsteczkami.

Według eksperymentalnego I. studia teoretyczne. Międzynamolekularne siły interakcji są odwrotnie proporcjonalne nth stopień Odległości między cząsteczkami:

gdzie dla sił przyciągania n \u003d 7 i dla sił odpychania.

Interakcja dwóch cząsteczek można opisać za pomocą wykresu zależności projekcji powstałych sił przyciągania i odpychania cząsteczek z odległości R między ich ośrodkami. Wyślemy osi R z cząsteczki 1, którego środek zbiega się z pochodzeniem współrzędnych, do środka cząsteczki 2 z niego (rys. 1).

Następnie projekcja siły odpychania cząsteczki 2 z cząsteczki 1 na osi R będzie pozytywna. Projekcja siły przyciągania cząsteczki 2 do cząsteczki 1 będzie negatywna.

Siła odpychania (rys. 2) jest znacznie większą atrakcją siłami przy niskich dystansach, ale znacznie szybciej spada ze wzrostem R. Siły przyciągania szybko maleją również z zwiększeniem R, więc począwszy od pewnej odległości, interakcja cząsteczek może być zaniedbana. Największa odległość RM, na której cząsteczki nadal współdziałają, nazywany jest promieniem działania molekularnego .

Siła odpychania w module jest równa siłom przyciągania.

Odległość odpowiada stabilnej równowartości wzajemna pozycja molekuły.

W różnych zagregowanych stanach substancji odległość między jego cząsteczkami jest inna. Stąd różnica w zakresie interakcji mocy cząsteczek i znacząca różnica w naturze ruchu cząsteczek gazów, cieczy i ciał stałych.

W gazach odległości między cząsteczkami kilka razy wyższe niż wymiary samych cząsteczek. W rezultacie siła interakcji między cząsteczkami gazowymi jest mała i energia kinetyczna ruchu termicznego cząsteczka znacznie przekracza potencjalną energię ich interakcji. Każda cząsteczka porusza się swobodnie z innych cząsteczek z ogromnymi prędkościami (setki metrów na sekundę), zmieniając kierunek i moduł prędkości w kolizjach z innymi cząsteczkami. Długość wolnego zakresu cząsteczek gazu zależy od ciśnienia i temperatury gazu. W normalnych warunkach.

W cieczach odległość między cząsteczkami jest znacznie mniejsza niż w gazach. Siły interakcji między cząsteczkami są duże, a energia kinetyczna przepływu cząsteczek jest współmierna z potencjalną energią ich interakcji, w wyniku czego cząsteczki płynów powodują oscylacje o określonej pozycji równowagi, a następnie wskocz do nowych pozycji równowagowych przez bardzo Niewielkie okresy czasu, co prowadzi do przepływu płynu. Tak więc cząsteczki płynów tworzą głównie ruchy oscylacyjne i translacyjne. W ciała stałe Siły interakcji między cząsteczkami jest tak wielkie, że energia kinetyczna przepływu cząsteczek jest znacznie mniejsza niż potencjalna energia ich interakcji. Cząsteczki tworzą tylko oscylacje o małej amplitudzie około niektórych stałej pozycji równowagi - węzła krystalicznej kraty.

Odległość można oszacować, znając gęstość substancji i masy molowej. Koncentracja -liczba cząstek na jednostkę objętość jest związana z gęstością, masa cząsteczkowa i liczba avogadro według stosunku.

Fizyka. Molekuły. Lokalizacja cząsteczek w gazowej, cieczowej i solidnej odległości.

W stanie gazowym cząsteczki nie jest ze sobą związany, znajdują się w dużej odległości od siebie. Ruch Brown. Gaz może być stosunkowo łatwy do kompresji.
W cieczy - cząsteczki blisko siebie, wahają się razem. Prawie nie poddawaj się kompresji.
W filirdom - cząsteczki są ścisłe (w krystalicznych kratownikach) nie ma cząsteczek. Kompresja nie ulega.
Struktura substancji i początek chemii:
http://samlib.ru/a/anemow_e_m/aa0.shtml.
(Bez wiadomości rejestracyjnych i SMS w poręcznym formacie tekstowym: Możesz użyć CTRL + C)
Niemożliwe jest zgodzić się z faktem, że cząsteczka nie porusza się w stanie stałym.
Ruch cząsteczek w gazach
W gazach odległość między cząsteczkami a atomami jest znacznie większa niż wymiary cząsteczek, a siły przyciągania są bardzo małe. Dlatego gazy nie mają własnej formy i stałej objętości. Gazy są łatwo skompresowane, ponieważ wytrzymałość odpychania na duże odległości są również małe. Gaza posiada nieruchomość do nieograniczonej rozszerzenia, napełniania całej dostarczonej do nich. Cząsteczki gazowe poruszają się z bardzo dużymi prędkościami, spotykają się nawzajem, odbijają się od siebie w różnych kierunkach. Wiele ciosów cząsteczek o ścianie naczynia tworzą ciśnienie gazu.

Ruch cząsteczek w cieczach
W cieczach cząsteczka nie tylko wahała się w pobliżu położenia równowagi, ale także skakać z jednej pozycji równowagi w sąsiednim. Te skoki występują okresowo. Segment czasu między takimi skokami była nazwa średniego czasu zawarcia życia (lub średniego czasu relaksacji) i jest wskazany przez list? Innymi słowy, czas relaksacyjny jest czasem oscylacji około jednej konkretnej pozycji równowagi. W temperaturze pokojowej ten czas wynosi średnio 10-11 sekund. Czas jednej oscylacji wynosi 10-1210-13 s.

Czas życia w klasie zmniejsza się wraz ze wzrostem temperatury. Odległość między cząsteczkami cieczy jest mniejsza niż wymiary cząsteczek, cząstki znajdują się blisko siebie, a intratność międzyokręgowa jest duża. Niemniej jednak lokalizacja cząsteczek płynów nie jest ściśle zamawiana w całym objętości.
Płyny, podobnie jak jędrne ciała, zachowują swój objętość, ale nie mają własnej formy. Dlatego podejmują kształt naczynia, w którym są. Ciecz ma taką właściwość jak płynność. Ze względu na tę właściwość ciecz nie opiera się na zmianę kształtu, jest lekko ściśnięta, a właściwości fizyczne są takie same we wszystkich kierunkach wewnątrz cieczy (izotropia cieczy). Po raz pierwszy charakter ruchu molekularnego w płynach ustalono przez radzieckiego fizyka Yakov Ilyich Frenkel (1894 1952).
Ruch cząsteczek w twardych organach
Cząsteczki i jędrne atomy korpusu znajdują się w pewnym porządku i tworzą krystalicznie kratownicy. Takie ciała stałe nazywają się krystaliczną. Atomy wykonują ruchy oscylacyjne w pobliżu pozycji równowagi, a przyciąganie między nimi jest bardzo duża. Dlatego mocne ciała w normalnych warunkach zachowują objętość i mają własne formy
W ruchu gazowym, jeździł
W płynie poruszającym się ze sobą
W stałych - nie ruszaj się.

Zastanów się, jak zmienia się w zależności od odległości między cząsteczkami projekcją wynikową siłą interakcji między nimi do bezpośredniego łączenia centrów cząsteczek. Jeśli cząsteczki znajdują się na odległościach kilka razy, a następnie wytrzymałość interakcji między nimi nie wpływa. Siła interakcji między cząsteczkami jest krótki zakres.

Na odległościach przekraczających 2-3 średnic cząsteczek, siła odpychania jest prawie równa zero. Tylko siła atrakcyjności jest zauważalna. Ponieważ odległość zmniejsza się, siła przyciągania wzrasta, a siła odpychania zaczyna się w tym samym czasie. Siła ta bardzo szybko zwiększa się, gdy elektroniczne skorupy cząsteczek zaczynają się nakładać.

Rysunek 2.10 Graficznie przedstawia zależność projekcji FA. r. siłę interakcji cząsteczek z odległości między ich ośrodkami. Na odległość r. 0, około kwota równa Cząsteczki promieniowe FA. r. = 0 Ponieważ siła przyciągania jest równa modułu mocy odpychania. Dla r. > r. 0 między cząsteczkami jest siłą atrakcji. Projekcja siły działającej na właściwej cząsteczce jest ujemna. Dla r. < r. 0 istnieje siła odpychania z pozytywną wartością projekcji FA. r. .

Pochodzenie siły elastyczności

Zależność oddziałów interakcji cząsteczek z odległości między nimi wyjaśnia pojawienie się siły elastyczności podczas kompresji i napięcia tel. Jeśli spróbujesz przynieść cząsteczki na odległość, mniej G0, wówczas siła zapobiegająca zbliżającym się. Wręcz przeciwnie, gdy cząsteczki są usuwane ze sobą, siła przyciągania, która zwraca cząsteczki do pozycji początkowej po zatrzymaniu zewnętrznej ekspozycji.

Z małym przemieszczeniem cząsteczek z pozycji równowagi, wytrzymałość przyciągania lub odpychania rośnie liniowo ze wzrostem przemieszczenia. Na małej sekcji krzywa można uznać za linię prostą (zagęszczoną część krzywej na rys. 2.10). Dlatego, z małymi deformacji okazuje się, że jest to uczciwe prawo złodzieja, zgodnie z którym siła elastyczności jest proporcjonalna do deformacji. Dzięki dużym przemieszczeniu cząsteczek prawo złodzieja jest już nieuczciwy.

Ponieważ podczas odkształcenia ciała odległości między wszystkimi zmianami cząsteczkami, a następnie udział sąsiednich warstw cząsteczek ma niewielki kawałek ogólnej deformacji. Dlatego prawo rowerowe jest wykonywane w deformacji, w milionach razy większe niż wymiary cząsteczek.

Mikroskop atomowy

W sprawie działania sił odpychania między atomami a cząsteczkami przy niskich dystansach, założono urządzenie mikroskopu atomowego (AFM). Ten mikroskop, w przeciwieństwie do tunelu, umożliwia uzyskanie obrazów nieprzewodzących elektryczność powierzchnie. Zamiast wolframu jest AFM, używany jest mały diamentowy fragment, wskazał na rozmiary atomowe. Ten fragment jest zamocowany na cienkim metalowym uchwycie. Dzięki zbliżeniu wyspy z badaniem powierzchni elektroniczne chmury atomów diamentowych i powierzchni zaczynają się nakładać i pojawiają się siła odpychania. Siły te odchylają końcówkę wyspy diamentowej. Odchylenie jest rejestrowane za pomocą wiązki laserowej, odzwierciedlenie od lustra przymocowanego na uchwycie. Odbijająca wiązka napędza manipulator piezoelektryczny, podobny do manipulatora mikroskopu tunelowego. Mechanizm sprzężenia zwrotnego zapewnia taką wysokość diamentowej igły na powierzchni, tak że zginanie płytki uchwytu pozostaje niezmienione.

Na rysunku 2.11 widzisz obraz łańcuchów polimerowych aminokwasów alaniny, otrzymanych za pomocą AFM. Każda bluźnik jest jedną cząsteczką aminokwasową.

Obecnie obecnie zaprojektowane są mikroskopy jądrowe, którego urządzenie opiera się na działaniu sił molekularnych przyciągania na odległości, kilka razy wyższy niż rozmiar atomu. Siły te mają około 1000 razy mniej niż siły odpychania w AFM. Dlatego zastosowany jest bardziej złożony wrażliwy system do rejestracji sił.

Atomy i cząsteczki składają się z elektrycznie naładowanych cząstek. Ze względu na działanie sił elektrycznych przy niskich odległościach cząsteczki przyciągają, ale zaczynają odpychać, gdy elektroniczne skorupy atomów nakładają się.