Движение молекул в жидкостях

Тепловое движение молекул в твердом теле выражается только лишь колебаниями частиц (атомов, молекул) около положения устойчивого равновесия. В твердых телах силы взаимодействия между молекулами настолько велики, что кинетическая энергия движения молекул намного меньше потенциальной энергии их взаимодействия.

Причина взаимодействия молекул — это электромагнитные взаимодействия заряженных частиц в веществе. Молекула, состоящая из одного или нескольких атомов, тоже электрически нейтральна. В итоге на молекулу действует сумма сил притяжения и отталкивания. Существует такое расстояние между молекулами, на котором силы притяжения становятся равными силам отталкивания. Строение тел объясняется взаимодействием частиц тела и характером их теплового движения.

Движение молекул в жидкостях

Частицы вещества (атомы, молекулы, ионы) расположены в вершинах — узлах кристаллической решетки. Такие твердые тела называются кристаллическими. Жидкости имеют определенный объем, но не имеют своей формы, они принимают форму сосуда, в которой находятся. В жидкостях молекулы достаточно прочно связаны друг с другом силами притяжения, что объясняет неизменность объема жидкости.

При уменьшении расстояния между молекулами (сжимании жидкости) резко увеличиваются силы отталкивания, поэтому жидкости несжимаемы. Газы не имеют постоянного объема и занимают весь объем сосуда, в котором они находятся. Газы характеризуются полной беспорядочностью расположения и движения молекул. Малые силы притяжения не могут удержать молекулы друг около друга, поэтому газы могут неограниченно расширяться. При Eполн=E1: если частица движется справа налево из бесконечности, то в точке r0потенциальная энергия минимальна.

Агрегатные состояния вещества. Физические свойства тел в различных агрегатных состояниях. Зависимость линейных размеров тел от температуры

Молекулярно-кинетическая теория дает возможность понять, почему вещество может находиться в газообразном, жидком и твердом состояниях.Газы. Например, при атмосферном давлении объем сосуда в десятки тысяч раз превышает объем находящихся в нем молекул.

Они не сохраняют ни формы, ни объема.Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.Жидкости. Молекула колеблется около своего положения равновесия, сталкиваясь с соседними молекулами. Лишь время от времени она совершает очередной «прыжок», попадая в новое положение равновесия. Молекулы жидкости находятся непосредственно друг возле друга. При уменьшении объема силы отталкивания становятся очень велики.

Как известно, жидкости текучи, т. е. не сохраняют своей формы. Объяснить это можно так. Внешняя сила заметно не меняет числа перескоков молекул в секунду. Но перескоки молекул из одного оседлого положения в другое происходят преимущественно в направлении действия внешней силы (рис.8.8). Вот почему жидкость течет и принимает форму сосуда. У газа расстояние l между молекулами много больше размеров молекулr0:’l>>r0.У жидкостей и твердых телl≈r0.

У кристаллических твердых тел молекулы (или атомы) расположены строго упорядоченно. Если бы между молекулами не было сил притяжения, то все вещества при любых условиях находились бы только в газообразном состоянии. Однако одни только силы притяжения не могут обеспечить существование устойчивых образований из атомов и молекул.

Атомы и молекулы состоят из заряженных частиц противоположных знаков заряда. Между электронами одной молекулы и атомными ядрами другой действуют силы притяжения. Одновременно между электронами обеих молекул и между их ядрами действуют силы отталкивания. Вследствие электрической нейтральности атомов и молекул молекулярные силы являются короткодействующими.

Зависимость молекулярных сил от расстояния между молекулами. Рассмотрим, как меняется в зависимости от расстояния между молекулами проекция силы взаимодействия между ними на прямую, соединяющую центры молекул.

Этот видеоурок могут просматривать только зарегистрированные пользователи

По мере уменьшения расстояния сила притяжения возрастает и одновременно начинает сказываться сила отталкивания. В результате на сравнительно больших расстояниях молекулы притягиваются, а на малых отталкиваются. Наоборот, при удалении молекул друг от друга действует сила притяжения, возвращающая молекулы в исходное положение после прекращения внешнего воздействия. При малом смешении молекул из положений равновесна сила притяжения или отталкивания растут линейно с увеличением смещения.

Так как при деформации тела изменяются расстояния между всеми молекулами, то на долю соседних слоев молекул приходится незначительная часть общей деформации. Поэтому закон Гука выполняется при деформациях в миллионы раз превышающих размеры молекул. Эти силы в большой степени зависят от расстояний между молекулами. Взаимодействие двух молекул можно описать при помощи графика зависимости проекции равнодействующей Fr сил притяжения и отталкивания молекул от расстояния r между их центрами.

В различных агрегатных состояниях вещества расстояние между его молекулами различно. Каждая молекула движется свободно от других молекул с огромными скоростями (сотни метров в секунду), меняя направление и модуль скорости при столкновениях с другими молекулами. Молекулы совершают лишь колебания с малой амплитудой около некоторого постоянного положения равновесия — узла кристаллической решетки. Характер молекулярного движения в жидкостях, впервые установленный советским физиком Я. И. Френкелем, позволяет понять основные свойства жидкостей.

Есть еще одно важное различие между жидкостями и твердыми телами. Если соединить центры положений равновесия атомов или ионов твердого тела, то получится правильная пространственная решетка, называемая кристаллической.

Внутренний порядок в расположении атомов кристаллов приводит к геометрически правильным внешним формам. 1. Приведите доказательства существования теплового движения молекул. Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов, которые вращаются вокруг ядра. Атом, как и молекула, электрически нейтрален. Рассмотрим силу взаимодействия между частицами на примере двух неподвижных молекул.

Тогда проекция силы отталкивания молекулы 2 от молекулы 1 на ось r будет положительной

При уменьшении расстояния между молекулами возникают силы отталкивания как результат взаимодействия отрицательно заряженных электронных оболочек атомов молекул. Находящиеся на расстоянии друг от друга и связанные электромагнитными силами молекулы обладают потенциальной энергией. В веществе каждая молекула взаимодействует одновременно со многими соседними молекулами, что также влияет на величину их минимальной потенциальной энергии.

Например, в воздухе (при нормальных условиях) длина свободного пробега молекулы составляет , что в тысячу раз больше среднего размера молекулы. Твёрдые тела являются полной противоположностью газам. В них не происходит свободного передвижения частиц.

Атомы, молекулы или ионы совершают лишь колебательные движения возле положения равновесия. Виды кристаллических решёток отличаются в зависимости от вещества (главное – это периодичность и порядок). Точки пространства, в которых находятся частицы твёрдого тела, называются узлами кристаллической решётки. Твёрдые тела сохраняют форму и объём (для примера, если подвергнуть пружинку деформации, она вернётся к предыдущей форме, не изменив при этом объём).

В газах расстояние между атомами или молекулами в среднем во много раз больше размеров самих молекул (рис.8.5). Строение атомов и молекул. Кроме того, все молекулы вещества находятся в непрерывном движении, т.е. обладают кинетической энергией.