Бодит хий - шинж чанар нь молекулуудын харилцан үйлчлэлээс хамаардаг хий гэж үзэхдээ молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчийг харгалзан үзэх шаардлагатай. Тэд алсаас харагддаг< 10-9 м и быстро убывают при увеличении расстояния между молекулами. Такие силы называются короткодействующими.
20-р зуунд атомын бүтцийн талаархи санаанууд болон квант механик, тухайн бодисын молекулуудын хооронд татах болон түлхэх хүч нэгэн зэрэг үйлчилдэг болохыг тогтоожээ. Зураг дээр. 88, a нь молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний чанарын хамаарлыг молекулуудын хоорондох r зайнаас харуулсан бөгөөд F0 ба Fp нь түлхэц ба татах хүч, F нь тэдгээрийн үр дүн юм. Зөөх хүчийг эерэг, харилцан татах хүчийг сөрөг гэж үздэг.
r = r0 зайд үүссэн хүч нь F = 0, өөрөөр хэлбэл таталцлын болон түлхэлтийн хүчнүүд бие биенээ тэнцвэржүүлдэг. Тиймээс r0 зай нь дулааны хөдөлгөөн байхгүй үед молекулуудын хоорондох тэнцвэрийн зайтай тохирч байна. Г< г0 преобладают силы отталкивания (F >0), r > r0-татах хүчээр (F< 0). На расстояниях г >10-9 м-ийн зайд молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч бараг байдаггүй (F = 0).
Молекулуудын хоорондын зай dr-ээр нэмэгдэхэд F хүчний үндсэн ажил A нь молекулуудын харилцан потенциал энерги буурсантай холбоотой, өөрөөр хэлбэл.
Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги нь тэдгээрийн хоорондох зайнаас чанарын хамаарлын шинжилгээнээс (Зураг 88, б) хэрэв молекулууд бие биенээсээ хол зайд байрлаж байгаа бол дараах байдалтай байна. молекулын хүчхарилцан үйлчлэл үйлчилдэггүй (r ), тэгвэл P = 0. Тэдний хооронд молекулууд аажмаар ойртох тусам татах хүч гарч ирдэг (F)< 0), которые совершают положительную работу (A = Fdr >0). Дараа нь (60.1)-ийн дагуу харилцан үйлчлэлийн боломжит энерги буурч, r = r0 үед хамгийн багадаа хүрнэ. Г< г0 с уменьшением г силы отталкивания (F >0) огцом нэмэгдэж, тэдгээрийн эсрэг хийсэн ажил нь сөрөг (A = Fdr< 0). Потенциальная энергия начинает тоже резко возрастать и становится положительной. Из данной потенциальной кривой следует, что система из двух взаимодействующих молекул в состоянии устойчивого равновесия (г = г0) обладает минимальной боломжит энерги.
2. Бодит хийн Ван дер Ваальсийн тэгшитгэл
Молекулуудын дотоод эзэлхүүн ба молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчийг харгалзан Голландын физикч И.ван дер Ваальс (1837-1923) төлөвийн тэгшитгэлийг гаргажээ. жинхэнэ хий. Ван дер Ваалсын тооцооллын дагуу дотоод даралт нь молийн эзэлхүүний квадраттай урвуу хамааралтай, i.e.
Энд а нь молекул хоорондын таталцлын хүчийг тодорхойлдог ван дер Ваальсийн тогтмол, Vm нь молийн эзэлхүүн юм.
Эдгээр залруулгыг оруулснаар бид нэг моль хийн ван дер Ваалсын тэгшитгэлийг (бодит хийн төлөвийн тэгшитгэл) олж авна.
V = vVm гэдгийг харгалзан v хийн дурын хэмжээний бодисын хувьд ван дер Ваалсын тэгшитгэл хэлбэрийг авна.
Энд a ба b залруулга нь хий тус бүрийн тогтмол хэмжигдэхүүн бөгөөд туршилтаар тодорхойлогддог (ван дер Ваалсын тэгшитгэлийг туршлагаас мэдэгдэж буй хоёр хийн төлөвт зориулж бичиж, a ба b-ийн хувьд шийддэг).
Ван дер Ваалсын тэгшитгэлийг гаргахдаа хэд хэдэн хялбаршуулсан байдаг тул энэ нь төлөв байдлын тэгшитгэлээс илүү туршлагатай (ялангуяа бага зэрэг шахсан хийн хувьд) илүү тохирч байгаа хэдий ч маш ойролцоо байна. хамгийн тохиромжтой хий.
3.Хий төлөвөөс шингэн ба хатуу төлөвт шилжих
Конденсаци гэдэг нь усыг хийн төлөвөөс шингэн төлөвт шилжүүлэх явдал юм. Агаар мандалд конденсац үүсэх үед хэд хэдэн микрометрийн диаметртэй жижиг дуслууд үүсдэг. Том дуслууд нь жижиг дуслууд нэгдэх эсвэл мөсөн талстууд хайлах замаар үүсдэг.
Конденсац нь агаар ханасан үед эхэлдэг бөгөөд энэ нь температур буурах үед ихэвчлэн агаар мандалд тохиолддог. Температур нь шүүдэр цэг хүртэл буурахад усны уур ханасан байдалд хүрдэг. Температурын бууралтаар ханалтанд шаардагдах хэмжээнээс хэтэрсэн усны уур нь шингэн төлөвт шилждэг.
Агаарыг хөргөх нь ихэвчлэн дулааныг хүрээлэн буй агаарт дамжуулахгүйгээр тэлэлтээс болж адиабат байдлаар явагддаг. Энэ тэлэлт нь үндсэндээ агаар дээшлэх үед үүсдэг.
Агаар нь ханаагүй байхад 100 м дээшлэх тутамд адиабатаар 1С-ээр хөрдөг нь мэдэгдэж байна. Цэнхэр өнгөөр, ханасан байдлаас тийм ч холгүй агаарт хэдэн зуун метр дээшлэх нь хангалттай юм эцсийн арга замнэгээс хоёр мянган метрийн дотор конденсаци эхэлдэг.
Манан үүсэх үед агаарын хөргөлтийн гол шалтгаан нь адиабатын өсөлт биш, харин агаараас дулаан дамжуулах явдал юм. дэлхийн гадаргуу.
Агаар мандлын нөхцөлд зөвхөн конденсац үүсэхээс гадна сублимация - талст үүсэх, усны уурыг хатуу төлөвт шилжүүлэх. Энэ процесс нь маш бага температурт явагддаг - -40 хэмээс доош. Үүлнээс унасан хатуу хур тунадас нь ихэвчлэн тодорхой талст бүтэцтэй байдаг; Хүн бүр цасан ширхгүүдийн нарийн төвөгтэй хэлбэрийг мэддэг - олон салбартай зургаан хошуут од. Илүү ихийг үүл, хур тунадаснаас олдог энгийн хэлбэрүүдталстууд, түүнчлэн хөлдөөсөн дуслууд. Талстууд нь тэгээс бага температурт (хүйтэн, хяруу гэх мэт) дэлхийн гадаргуу дээр гарч ирдэг.
Молекулын хүч.Бодисын молекулуудын хооронд молекулын хүч гэж нэрлэгддэг харилцан үйлчлэх хүч байдаг. Хэрэв молекулуудын хооронд татах хүч байхгүй байсан бол ямар ч нөхцөлд бүх бодис зөвхөн дотор байх болно хийн төлөв. Зөвхөн таталцлын хүчний ачаар молекулууд бие биедээ ойртож, шингэн ба хатуу биетүүдийг үүсгэдэг.
Гэсэн хэдий ч сэтгэл татам хүч дангаараа оршин тогтнохыг баталгаажуулж чадахгүй тогтвортой формацуудатом ба молекулуудаас. Молекулуудын хооронд маш бага зайд түлхэх хүч үйлчилдэг.
Атом ба молекулын бүтэц.Атом, тэр дундаа молекул нь тийм юм нарийн төвөгтэй систем, бие даасан цэнэгтэй хэсгүүдээс бүрддэг - электрон ба атомын цөм. Хэдийгээр молекулууд нь ерөнхийдөө цахилгаан саармаг байдаг ч тэдгээрийн хооронд богино зайд чухал хүч үйлчилдэг. цахилгаан хүч. Электронууд болон хөрш зэргэлдээх молекулуудын цөмүүдийн хооронд харилцан үйлчлэл үүсдэг. Атом ба молекулуудын доторх бөөмсийн хөдөлгөөн, молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүчний тодорхойлолт нь маш их юм. хэцүү даалгавар. Түүнийг авч үзэж байгаа атомын физик. Бид зөвхөн үр дүнг танилцуулах болно: хоёр молекулын хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний ойролцоогоор тэдгээрийн хоорондын зайнаас хамаарах хамаарал.
Атом ба молекулууд нь эсрэг тэсрэг цэнэгийн шинж тэмдэг бүхий цэнэгтэй хэсгүүдээс тогтдог. Нэг молекулын электронуудын хооронд ба атомын цөмнөгөө нь таталцлын хүч юм. Үүний зэрэгцээ хоёр молекулын электронуудын хооронд болон тэдгээрийн цөмүүдийн хооронд түлхэх хүч үйлчилдэг.
Атом ба молекулуудын цахилгаан саармаг байдлаас шалтгаалан молекулын хүч богино зайд байдаг. Молекулуудын хэмжээнээс хэд хэдэн удаа давсан зайд тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч бараг ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй.
Молекулуудын хоорондох зайнаас молекулын хүчний хамаарал.Молекулуудын төвүүдийг холбосон шулуун шугам дээрх тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний проекц нь молекулуудын хоорондох зайнаас хамаарч хэрхэн өөрчлөгдөхийг авч үзье. 2-3 молекулын диаметрээс илүү зайд түлхэх хүч бараг тэг байна. Зөвхөн таталцлын хүч л мэдэгдэхүйц юм. Зай багасах тусам таталцлын хүч нэмэгдэж, тэр үед түлхэлтийн хүч нөлөөлж эхэлдэг. Атомуудын электрон бүрхүүлүүд давхцаж эхлэхэд энэ хүч маш хурдан нэмэгддэг. Үүний үр дүнд харьцангуй хол зайдмолекулууд татдаг, жижиг молекулууд нь няцадаг.
Зураг 8-д молекулуудын төвүүдийн хоорондох зай (дээд муруй), татах хүчний төсөөлөл (доод муруй) ба үүсэх хүчний төсөөлөл (дунд муруй) -аас түлхэх хүчний төсөөллийн ойролцоо хамаарлыг үзүүлэв. Зөөх хүчний төсөөлөл эерэг, татах хүчний төсөөлөл сөрөг байна. Нимгэн босоо шугамуудхүчний проекцийг нэмэхэд хялбар болгох үүднээс хийгдсэн.
r 0 зайд ойролцоогоор молекулуудын радиусын нийлбэртэй тэнцүү, татах хүч нь түлхэлтийн хүчтэй тэнцүү тул үүсэх хүчний төсөөлөл F r = 0 байна (Зураг 9, а). r > r 0 үед татах хүч нь түлхэх хүчнээс давж, үүсэх хүчний проекц (зузаан сум) сөрөг байна (Зураг 9, b).
Хэрэв r → ∞ бол F r → 0. r зайд< r 0 сила отталкивания превосходит силу притяжения (рис. 9, в).Уян хатан хүчний гарал үүсэл.Молекулуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь тэдгээрийн хоорондох зайнаас хамааралтай байх нь биеийг шахах, сунгах үед уян харимхай хүчний харагдах байдлыг тайлбарладаг. Хэрэв та молекулуудыг r0-ээс бага зайд ойртуулахыг оролдвол ойртоход саад болох хүч ажиллаж эхэлдэг. Эсрэгээр, молекулууд бие биенээсээ холдох үед гадны нөлөөлөл зогссоны дараа молекулуудыг анхны байрлалдаа буцааж татахуйц хүч үйлчилдэг.
Тэнцвэрийн байрлалаас молекулуудыг бага зэрэг холих үед таталцлын эсвэл түлхэлтийн хүч шилжилт нэмэгдэх тусам шугаман нэмэгддэг. Жижиг талбайд муруйг шулуун сегмент гэж үзэж болно (8-р зураг дээрх муруйн өтгөрүүлсэн хэсэг). Тийм ч учраас жижиг хэв гажилтын үед Хукийн хууль хүчинтэй болж, уян хатан хүч нь хэв гажилттай пропорциональ байдаг. Их хэмжээний молекулын шилжилтийн үед Hooke-ийн хууль хүчингүй болсон.
Биеийн хэв гажилтын үед бүх молекулуудын хоорондын зай өөрчлөгддөг тул хөрш зэргэлдээх молекулуудын давхарга нь нийт хэв гажилтын өчүүхэн хэсгийг эзэлдэг. Тиймээс молекулуудын хэмжээнээс хэдэн сая дахин их хэв гажилтын үед Hooke-ийн хууль хангагдсан байдаг.
3!ХИЙН БАЙДАЛ.
ШИНГЭН БҮРДЭЛ
ХҮНД БАЙДАЛ
4! ГАЗ (Франц gaz, Грекийн эмх замбараагүй байдал - эмх замбараагүй байдал), биеийн байдалМөргөлдөөний хооронд түүний бүрдүүлэгч атом, молекулууд бараг чөлөөтэй, эмх замбараагүй хөдөлдөг бодис гэнэтийн өөрчлөлттэдний хөдөлгөөний мөн чанар. Бодисын хийн төлөв нь орчлон ертөнцөд хамгийн түгээмэл тохиолддог материйн төлөв юм. Нар, одод, од хоорондын бодисын үүл, мананцар, гаригийн агаар мандал гэх мэт нь саармаг эсвэл ионжсон (плазм) хийнээс бүрддэг. Хий нь байгальд өргөн тархсан: дэлхийн агаар мандлыг бүрдүүлдэг. мэдэгдэхүйц тоо хэмжээхатуу шороон чулуулагт олддог, далай, тэнгис, голын усанд ууссан. -д олдсон байгалийн нөхцөлхий нь дүрмээр бол химийн бие даасан хийн хольц юм. Хий нь тэдэнд байгаа орон зайг жигд дүүргэдэг бөгөөд шингэн ба хатуу бодисоос ялгаатай нь үүсдэггүй чөлөөт гадаргуу. Тэд бүрхүүлд дарамт үзүүлдэг бөгөөд энэ нь дүүргэх зайг хязгаарладаг. Хэвийн даралт дахь хийн нягт нь хэд хэдэн дараалалтай байдаг бага нягтралшингэн. Хатуу болон шингэнээс ялгаатай нь хийн эзэлхүүн нь даралт, температураас ихээхэн хамаардаг. Ихэнх хийн шинж чанарууд - тунгалаг, өнгөгүй, хөнгөн зэрэг нь тэдгээрийг судлахад хэцүү байсан тул хийн физик, хими аажмаар хөгжсөн.
Зөвхөн 17-р зуунд. Агаарын жинтэй болох нь батлагдсан (Э. Торричелли, Б. Паскаль). Үүний зэрэгцээ Ж.ван Хелмонт агаартай төстэй бодисыг тодорхойлохын тулд хий гэсэн нэр томъёог нэвтрүүлсэн. Зөвхөн 19-р зууны дунд үе гэхэд л. хий дагаж мөрддөг үндсэн хуулиудыг бий болгосон. Үүнд Бойлийн хууль - Мариотт, Чарльзын хууль, Гей-Люссакийн хууль, Авогадрогийн хууль орно. Молекулуудын хоорондох зай нь хангалттай ховордсон хийн шинж чанарууд хэвийн нөхцөлойролцоогоор 10 нм бөгөөд энэ нь чухал ач холбогдолтой юм радиусаас ихмолекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний үйлдэл. Молекулууд нь харилцан үйлчлэлцдэггүй гэж тооцогддог хий материаллаг цэгүүд, хамгийн тохиромжтой хий гэж нэрлэдэг. Тохиромжтой хий нь Бойл - Мариотт, Гэй-Луссак нарын хуулийг чанд дагаж мөрддөг. Бараг бүх хий нь тийм ч тохиромжтой биш хий шиг ажилладаг өндөр даралтбас хэт их биш бага температур. pV=RT тэгшитгэлийг төлөв байдлын идеал хийн тэгшитгэл гэнэ. Үүнийг 1834 онд Б.Клапейрон олж авсан бөгөөд Д.И.Менделеев аливаа хийн массаар ерөнхийд нь гаргажээ. Энэ тэгшитгэлд орсон хийн тогтмол R нь 8.31 Дж/моль байна. мөндөр Клапейрон-Менделеевийн тэгшитгэл нь зөвхөн хүчинтэй хамгийн тохиромжтой хийнүүд. Далтоны хууль ч тэдэнд хамаатай. Хийн молекул кинетик онол нь хийг тасралтгүй эмх замбараагүй (дулааны) хөдөлгөөнд сул харилцан үйлчлэлцдэг хэсгүүдийн (молекул эсвэл атом) цуглуулга гэж үздэг. Эдгээр дээр үндэслэн энгийн дүрслэлүүд кинетик онолголыг нь тайлбарлаж чадаж байна физик шинж чанархий, ялангуяа бүрэн - ховордсон хийн шинж чанарууд. Хангалттай ховордсон хийн хувьд молекулуудын хоорондох дундаж зай нь молекул хоорондын хүчний үйл ажиллагааны радиусаас хамаагүй их байдаг. Жишээлбэл, ердийн нөхцөлд 1 см3 хийд ~ 1019 молекул байдаг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох дундаж зай нь ~ 10-6 см байдаг молекулын кинетик онолын үүднээс авч үзвэл хийн даралт нь хийн молекулуудын олон тооны нөлөөллийн үр дүн юм. хөлөг онгоцны ханан дээр, цаг хугацааны дундаж болон хөлөг онгоцны хананы дагуу. Хэвийн нөхцөлд болон хөлөг онгоцны макроскоп хэмжээсүүдийн дагуу 1 см2 гадаргууд үзүүлэх нөлөөллийн тоо секундэд ойролцоогоор 1024 байна. Даралт, температурыг зохих ёсоор сонгох замаар аливаа бодисыг хийн төлөвт хувиргаж болно. Тиймээс хийн төлөвийн оршин тогтнох боломжтой бүсийг графикаар хувьсагчаар дүрсэлсэн болно: даралт p - температур T (p-T диаграм дээр). Байгаа чухал температур Tk, доор нь энэ бүс нутаг нь сублимаци (сублимация) болон ууршилтын муруйгаар хязгаарлагддаг5! Авогадрогийн дугаар:
6.02214129(27)·10²³ моль⁻¹
6!Вакуум(лат. вакуум- хоосон) - бодисгүй орон зай. Инженерийн болон хэрэглээний физикийн хувьд вакуумыг атмосферийн даралтаас хамаагүй бага даралттай хий агуулсан орчин гэж ойлгодог. Вакуум нь хийн молекулуудын чөлөөт зам λ болон орчны шинж чанарын хоорондын хамаарлаар тодорхойлогддог. г. Доод гλ/ харьцааны утгаас хамаарч вакуум камерын хана хоорондын зай, вакуум дамжуулах хоолойн диаметр зэргийг авч болно. гБага (), дунд () болон өндөр () вакуум байдаг.
7! Хамгийн тохиромжтой хий - математик загвармолекулуудын боломжит энергийг кинетик энергитэй харьцуулахад үл тоомсорлож болно гэж үздэг хий. Молекулуудын хооронд таталцлын болон түлхэлтийн хүч байхгүй, бөөмсийн бие биетэйгээ болон хөлөг онгоцны ханатай мөргөлдөх нь туйлын уян хатан бөгөөд молекулуудын хоорондын харилцан үйлчлэлийн хугацаа нь мөргөлдөөний хоорондох дундаж хугацаатай харьцуулахад өчүүхэн бага байдаг.
Энэхүү загвар нь хийн термодинамик, аэрогаздинамикийн асуудлыг шийдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Жишээлбэл, агаарт атмосферийн даралтмөн өрөөний температурыг энэ загвараар маш нарийвчлалтай тодорхойлсон. Хэт өндөр температур эсвэл даралтын үед молекулуудын хоорондох таталцлыг харгалзан үздэг ван дер Ваалсын хийн загвар гэх мэт илүү нарийвчлалтай загвар шаардлагатай.
Сонгодог идеал хийнүүд байдаг (түүний шинж чанарууд нь хуулиас үүдэлтэй сонгодог механикБольцманы статистик) ба квант идеал хий (шинж чанар нь Ферми-Дирак эсвэл Бозе-Эйнштейний статистикийн тодорхойлсон квант механикийн хуулиар тодорхойлогддог).
Сонгодог хамгийн тохиромжтой хий.
Молекулын кинетик үзэл баримтлалд суурилсан идеал хийн шинж чанарыг үндэслэн тодорхойлно физик загварДараах таамаглал бүхий хамгийн тохиромжтой хий:
хийн ширхэгийн хэмжээ тэгтэй тэнцүү(өөрөөр хэлбэл молекулын диаметр нь тэдгээрийн хоорондох дундаж зайтай харьцуулахад өчүүхэн бага байдаг);
импульс нь зөвхөн мөргөлдөөний үед дамждаг (өөрөөр хэлбэл молекулуудын хоорондох татах хүчийг тооцдоггүй бөгөөд түлхэх хүч нь зөвхөн мөргөлдөөний үед үүсдэг);
хийн хэсгүүдийн нийт энерги тогтмол байдаг (өөрөөр хэлбэл дулаан дамжуулалт эсвэл цацрагийн улмаас эрчим хүч дамжуулахгүй)
Энэ тохиолдолд хийн хэсгүүд бие биенээсээ хамааралгүй хөдөлж, ханан дээрх хийн даралт нь бөөмс ханатай мөргөлдөх үед нэгж хугацаанд дамжуулсан импульсийн нийлбэртэй тэнцүү бөгөөд энерги нь хийн энергийн нийлбэр юм. тоосонцор. Идеал хийн шинж чанарыг Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлээр тодорхойлно
даралт хаана байна, бөөмийн концентраци, - Больцман тогтмол, - үнэмлэхүй температур.
Сонгодог идеал хийн хэсгүүдийн тэнцвэрт хуваарилалтыг Больцманы хуваарилалтаар тодорхойлно.
Энд энергитэй 3-р төлөвт байгаа бөөмсийн дундаж тоо, тогтмолыг хэвийн болгох нөхцлөөр тодорхойлно.
Хаана - бүтэн тоотоосонцор.
Больцманы тархалт нь хязгаарлагдмал тохиолдол юм ( квант нөлөөач холбогдол багатай) нь Ферми - Дирак ба Бозе - Эйнштейний тархалт ба үүний дагуу сонгодог идеал хий нь Ферми хий ба Бозе хийн хязгаарлагдмал тохиолдол юм.
Аливаа идеал хийн хувьд Майерын хамаарал хүчинтэй байна:
бүх нийтийн хийн тогтмол нь хаана байна, молийн дулаан багтаамж нь тогтмол даралт, - тогтмол эзлэхүүн дэх молийн дулаан багтаамж.
9!Чарльзын хуульэсвэл Гэй-Люссакийн хоёр дахь хууль - голуудын нэг хийн хууль, хамгийн тохиромжтой хийн даралт ба температурын хамаарлыг дүрсэлсэн. ТуршилтаарТогтмол эзэлхүүн дэх хийн даралтын температураас хамаарах хамаарлыг 1787 онд Чарльз тогтоож, 1802 онд Гэй-Люссак боловсруулсан. Энгийнээр хэлбэл, хийн температур өсөхөд хийн масс ба эзэлхүүнтэй бол түүний даралт мөн нэмэгддэг. Хууль нь ялангуяа энгийн математик хэлбэр, хэрэв температурыг хэмжинэ үнэмлэхүй масштаб, жишээ нь, in Кельвин градус. Математикийн хувьд хуулийг дараах байдлаар бичдэг.
П- хийн даралт,
Т- хийн температур (Кельвин градусаар),
к- тогтмол.
Температур нь бодисын дундаж кинетик энергийн хэмжүүр учраас энэ хууль үнэн юм. Хэрэв кинетик энергихий нэмэгдэж, түүний хэсгүүд нь савны хананд илүү хурдан мөргөлдөж, улмаар өндөр даралт үүсгэдэг.
Нэг бодисыг хоёроор харьцуулах өөр өөр нөхцөл байдал, хуулийг хэлбэрээр бичиж болно.
Бодисын атом ба молекулуудын харилцан үйлчлэл. Бодисын молекулуудын хооронд татах болон түлхэх хүч нэгэн зэрэг үйлчилдэг. Эдгээр хүчнүүд хүчтэй зэрэгмолекулуудын хоорондох зайнаас хамаарна. Туршилтын дагуу ба онолын судалгаа, молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь молекулуудын хоорондох зайны n-р зэрэгтэй урвуу пропорциональ байна. Үүнд татах хүчний хувьд n=7, түлхэх хүчний хувьд n=9...15.
Зөөх хүч нь маш их илүү их хүч чадалбогино зайд татах (r 
Хийн хувьд молекулуудын хоорондох зай нь молекулуудын хэмжээнээс хэд дахин их байдаг. Үүний үр дүнд хийн молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч бага байдаг. Молекул бүр бусад молекулуудаас асар хурдтай (секундэд хэдэн зуун метр) чөлөөтэй хөдөлж, ховор мөргөлдөөнийг мэдэрч, чиглэл, хурдны модулийг өөрчилдөг. Хийн молекулуудын дундаж чөлөөт зам нь хийн даралт ба температураас хамаарна. Хэвийн нөхцөлд "~10-7 м. Шингэний хувьд молекулуудын хоорондох зай нь хийтэй харьцуулахад хамаагүй бага байдаг. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч их байдаг бөгөөд үүний үр дүнд шингэний молекулууд тодорхой тэнцвэрийн байрлалд хэлбэлзэж, дараа нь үсрэлт хийж, шинэ орчинд хэлбэлзэж, дараа нь дахин үсрэлт хийх гэх мэт.
Хатуу бодисын хувьд молекулуудын хоорондох зай бүр бага байдаг тул молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч маш их байдаг тул молекулууд нь тодорхой тогтмол тэнцвэрийн байрлал буюу зангилааны эргэн тойронд зөвхөн бага далайцтай хэлбэлздэг. болор тор.
Молекулын хүч.Бодисын молекулуудын хооронд молекулын хүч гэж нэрлэгддэг харилцан үйлчлэх хүч байдаг. Хэрэв молекулуудын хооронд татах хүч байхгүй байсан бол ямар ч нөхцөлд бүх бодис зөвхөн хийн төлөвт байх болно. Зөвхөн таталцлын хүчний ачаар молекулууд бие биедээ ойртож, шингэн ба хатуу биетүүдийг үүсгэдэг.
Гэсэн хэдий ч зөвхөн татах хүч нь атом, молекулуудын тогтвортой тогтоцыг баталгаажуулж чадахгүй. Асаалттай
Молекулуудын хооронд маш богино зайд түлхэх хүч үйлчилдэг.
Атом ба молекулын бүтэц.Атом, тэр ч байтугай молекул нь бие даасан цэнэгтэй тоосонцор - электрон ба атомын цөмүүдээс бүрддэг нарийн төвөгтэй систем юм. Хэдийгээр молекулууд нь ерөнхийдөө цахилгааны хувьд саармаг байдаг ч тэдгээрийн хооронд богино зайд ихээхэн цахилгаан хүч үйлчилдэг. Электронууд болон хөрш зэргэлдээх молекулуудын цөмүүдийн хооронд харилцан үйлчлэл үүсдэг. Атом ба молекулуудын доторх бөөмсийн хөдөлгөөн, молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүчийг тайлбарлах нь маш хэцүү ажил юм. Үүнийг атомын физикт авч үздэг. Бид зөвхөн үр дүнг танилцуулах болно: хоёр молекулын хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний ойролцоогоор тэдгээрийн хоорондын зайнаас хамаарах хамаарал.
Атом ба молекулууд нь эсрэг тэсрэг цэнэгийн шинж тэмдэг бүхий цэнэгтэй хэсгүүдээс тогтдог. Нэг молекулын электрон ба нөгөө молекулын атомын цөмийн хооронд татах хүч байдаг. Үүний зэрэгцээ хоёр молекулын электронуудын хооронд болон тэдгээрийн цөмүүдийн хооронд түлхэх хүч үйлчилдэг.
Атом ба молекулуудын цахилгаан саармаг байдлаас шалтгаалан молекулын хүч богино зайд байдаг. Молекулуудын хэмжээнээс хэд хэдэн удаа давсан зайд тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч бараг ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй.
Молекулуудын хоорондох зайнаас молекулын хүчний хамаарал.Молекулуудын төвүүдийг холбосон шулуун шугам дээрх тэдгээрийн хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүчний проекц нь молекулуудын хоорондох зайнаас хамаарч хэрхэн өөрчлөгдөхийг авч үзье. 2-3 молекулын диаметрээс илүү зайд түлхэх хүч бараг тэг байна. Зөвхөн таталцлын хүч л мэдэгдэхүйц юм. Зай багасах тусам таталцлын хүч нэмэгдэж, тэр үед түлхэлтийн хүч нөлөөлж эхэлдэг. Энэ хүч маш их
атомын электрон бүрхүүлүүд давхцаж эхлэхэд хурдацтай нэмэгддэг. Үүний үр дүнд харьцангуй хол зайд молекулууд татагдаж, бага зайд тэд түлхэгдэнэ.
Зураг 8-д молекулуудын төвүүдийн хоорондох зай (дээд муруй), татах хүчний төсөөлөл (доод муруй) ба үүсэх хүчний төсөөлөл (дунд муруй) -аас түлхэх хүчний төсөөллийн ойролцоо хамаарлыг үзүүлэв. Зөөх хүчний төсөөлөл эерэг, татах хүчний төсөөлөл сөрөг байна. Хүчний хэтийн төлөвийг нэмэхэд хялбар байх үүднээс нимгэн босоо шугамуудыг зурсан.
Молекулуудын радиусын нийлбэртэй ойролцоо зайд татах хүч нь түлхэлтийн хүчтэй тэнцүү байдаг тул үүссэн хүчний төсөөлөл нь . Таталцлын хүч нь түлхэх хүчнээс давсан үед үүссэн хүчний хэтийн төлөв (зузаан сум) сөрөг байна (Зураг 9 6). Хэрэв дараа нь зайнд няцаах хүч нь татах хүчнээс давсан байна (Зураг 9, в).
Уян хатан хүчний дамжуулалт. ДонтолтБулчингийн харилцан үйлчлэлийн хүч ба тэдгээрийн хоорондох зай нь биеийг шахах, сунгах үед уян хатан байдлын хүчийг тайлбарладаг. Хэрэв та молекулуудыг бага зайд ойртуулахыг оролдвол ойртоход саад болох хүч ажиллаж эхэлдэг. Эсрэгээр, молекулууд бие биенээсээ холдох үед гадны нөлөөлөл зогссоны дараа молекулуудыг анхны байрлалдаа буцааж татахуйц хүч үйлчилдэг.
Тэнцвэрийн байрлалаас молекулуудын бага зэрэг нүүлгэн шилжүүлэлтийн хувьд татах буюу түлхэх хүч нь шилжилт нэмэгдэхийн хэрээр шугаман нэмэгддэг. Жижиг талбайд муруйг шулуун сегмент гэж үзэж болно (8-р зураг дээрх муруйн өтгөрүүлсэн хэсэг). Тийм ч учраас жижиг хэв гажилтын үед Хукийн хууль хүчинтэй болж, уян хатан хүч нь хэв гажилттай пропорциональ байдаг. Их хэмжээний молекулын шилжилтийн үед Hooke-ийн хууль хүчингүй болсон.
Биеийн хэв гажилтын үед бүх молекулуудын хоорондын зай өөрчлөгддөг тул хөрш зэргэлдээх молекулуудын давхарга нь нийт хэв гажилтын өчүүхэн хэсгийг эзэлдэг. Тиймээс молекулуудын хэмжээнээс хэдэн сая дахин их хэв гажилтын үед Хукийн хууль биелдэг.
Хий, шингэн, хатуу бодисын бүтэц.
Молекул кинетик онолын үндсэн зарчим:
Бүх бодис молекулуудаас, молекулууд нь атомуудаас тогтдог.
атом ба молекулууд байнгын хөдөлгөөнд байдаг
Молекулуудын хооронд таталцлын болон түлхэлтийн хүч байдаг.
IN хиймолекулууд эмх замбараагүй хөдөлж, молекулуудын хоорондох зай их, молекулын хүч бага, хий нь түүнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг эзэлдэг.
IN шингэнмолекулууд зөвхөн богино зайд эмх цэгцтэй байрладаг бөгөөд хол зайд зохион байгуулалтын дараалал (тэгш хэм) зөрчигддөг - "богино зайн дараалал". Молекулын таталцлын хүч нь молекулуудыг ойртуулдаг. Молекулуудын хөдөлгөөн нь нэг тогтвортой байрлалаас нөгөөд "үсрэх" (ихэвчлэн нэг давхарга дотор. Энэ хөдөлгөөн нь шингэний шингэнийг тайлбарладаг. Шингэн хэлбэр дүрсгүй боловч эзэлхүүнтэй байдаг.
Хатуу бодисууд нь хэлбэр дүрсээ хадгалдаг бодис бөгөөд талст ба аморф гэж хуваагддаг. Кристал хатуу бодисуудбиетүүд нь ионууд, молекулууд эсвэл атомууд байж болох талст тортой байдаг зөв бүтэцбүх эзлэхүүний туршид - зохион байгуулалтын "алсын зайн дараалал".
Аморф биетүүдхэлбэрээ хадгалдаг боловч болор торгүй, үр дүнд нь тодорхой хайлах цэг байдаггүй. Шингэн шиг молекулын зохион байгуулалтын "богино зайн" дараалалтай тул тэдгээрийг хөлдөөсөн шингэн гэж нэрлэдэг.
Молекулын харилцан үйлчлэлийн хүч
Бодисын бүх молекулууд бие биетэйгээ таталцлын болон түлхэлтийн хүчээр харилцан үйлчилдэг. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн нотолгоо: чийгшүүлэх үзэгдэл, шахалт ба суналтын эсэргүүцэл, хатуу биет ба хийн шахагдах чадвар бага гэх мэт Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн шалтгаан нь бодис дахь цэнэгтэй хэсгүүдийн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл юм. Үүнийг хэрхэн тайлбарлах вэ? Атом нь эерэг цэнэгтэй цөм ба сөрөг цэнэгтэй электрон бүрхүүлээс бүрдэнэ. Цөмийн цэнэг нь бүх электронуудын нийт цэнэгтэй тэнцүү тул атом бүхэлдээ цахилгаан саармаг байдаг. Нэг буюу хэд хэдэн атомаас бүрдсэн молекул нь мөн цахилгаан саармаг юм. Хоёр суурин молекулын жишээн дээр молекулуудын харилцан үйлчлэлийг авч үзье. Байгаль дээрх биетүүдийн хооронд таталцлын болон цахилгаан соронзон хүч байж болно. Молекулуудын масс нь маш бага тул молекулуудын хоорондын таталцлын харилцан үйлчлэлийн үл тоомсорлож болохгүй. Маш хол зайд молекулуудын хооронд цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл байдаггүй. Гэхдээ молекулуудын хоорондох зай багасах тусам молекулууд бие биентэйгээ тулж байгаа талууд нь өөр өөр шинж тэмдгийн цэнэгтэй байхаар (ерөнхийдөө молекулууд төвийг сахисан хэвээр байгаа) молекулуудын хооронд татах хүч үүсдэг. Молекулуудын хоорондын зай улам бүр багасах тусам сөрөг цэнэгтэй харилцан үйлчлэлийн үр дүнд түлхэх хүч үүсдэг. электрон бүрхүүлүүдмолекулын атомууд. Үүний үр дүнд молекул нь таталцлын болон түлхэлтийн хүчний нийлбэрээр үйлчилдэг. Холын зайд таталцлын хүч давамгайлдаг (молекулын 2-3 диаметрийн зайд таталцал хамгийн их байдаг), богино зайд түлхэлтийн хүч давамгайлдаг. Молекулуудын хооронд таталцлын хүч нь түлхэх хүчтэй тэнцүү байх зай байдаг. Молекулуудын энэ байрлалыг тогтвортой тэнцвэрийн байрлал гэж нэрлэдэг. Бие биенээсээ хол зайд байрладаг, цахилгаан соронзон хүчээр холбогдсон молекулууд потенциал энергитэй байдаг. Тогтвортой тэнцвэрийн байрлалд молекулуудын боломжит энерги хамгийн бага байдаг. Аливаа бодис дахь молекул бүр хөрш зэргэлдээ олон молекулуудтай нэгэн зэрэг харилцан үйлчилдэг бөгөөд энэ нь молекулуудын хамгийн бага потенциал энергийн утгад нөлөөлдөг. Үүнээс гадна бодисын бүх молекулууд тасралтгүй хөдөлгөөнд байдаг, өөрөөр хэлбэл. кинетик энергитэй байдаг. Тиймээс бодисын бүтэц, түүний шинж чанар (хатуу, шингэн, хийн биетүүд) нь молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хамгийн бага боломжит энерги ба молекулуудын дулааны хөдөлгөөний кинетик энергийн нөөц хоорондын хамаарлаар тодорхойлогддог.
Хатуу, шингэн, хийн биетүүдийн бүтэц, шинж чанар
Биеийн бүтцийг биеийн хэсгүүдийн харилцан үйлчлэл, тэдгээрийн дулааны хөдөлгөөний шинж чанараар тайлбарладаг.
Хатуу
Хатуу бодис нь тогтмол хэлбэр, эзэлхүүнтэй бөгөөд бараг шахагдах боломжгүй байдаг. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хамгийн бага боломжит энерги нь молекулуудын кинетик энергиээс их байдаг. Хүчтэй бөөмсийн харилцан үйлчлэл. Хатуу биет дэх молекулуудын дулааны хөдөлгөөнийг зөвхөн тогтвортой тэнцвэрийн байрлал дахь бөөмс (атом, молекул) чичиргээгээр илэрхийлдэг.
Их хэмжээний таталцлын хүчнээс болж молекулууд бодис дахь байр сууриа бараг өөрчилж чадахгүй бөгөөд энэ нь хатуу бодисын хэмжээ, хэлбэр өөрчлөгддөггүй болохыг тайлбарладаг. Ихэнх хатуу биетүүд ердийн болор тор үүсгэдэг бөөмсийн орон зайн дарааллаар байрласан байдаг. Бодисын тоосонцор (атом, молекул, ион) оройн орой дээр байрладаг - болор торны зангилаанууд. Кристал торны зангилаа нь бөөмсийн тогтвортой тэнцвэрийн байрлалтай давхцдаг. Ийм хатуу бодисыг талст гэж нэрлэдэг.
Шингэн
Шингэн нь тодорхой эзэлхүүнтэй боловч өөрийн гэсэн хэлбэртэй байдаггүй; Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хамгийн бага боломжит энерги нь молекулуудын кинетик энергитэй харьцуулж болно. Сул бөөмийн харилцан үйлчлэл. Шингэн дэх молекулуудын дулааны хөдөлгөөн нь молекулын хөршүүдийн эзэлхүүн дэх тогтвортой тэнцвэрийн байрлал дахь чичиргээгээр илэрхийлэгддэг. Молекулууд нь бодисын бүх эзэлхүүнээр чөлөөтэй хөдөлж чадахгүй ч молекулууд хөрш зэргэлдээ газар руу шилжих боломжтой. Энэ нь шингэний шингэн чанар, түүний хэлбэрийг өөрчлөх чадварыг тайлбарладаг.
Шингэний хувьд молекулууд бие биендээ таталцлын хүчээр нэлээд нягт холбогддог бөгөөд энэ нь шингэний эзэлхүүний өөрчлөгдөөгүй байдлыг тайлбарладаг. Шингэний хувьд молекулуудын хоорондох зай нь молекулын диаметртэй ойролцоогоор тэнцүү байна. Молекулуудын хоорондох зай багасах үед (шингэний шахалт) түлхэх хүч огцом нэмэгддэг тул шингэн нь шахагдах боломжгүй байдаг. Тэдний бүтэц, дулааны хөдөлгөөний шинж чанарын хувьд шингэн нь хатуу болон хийн хооронд завсрын байрлалыг эзэлдэг. Хэдийгээр шингэн ба хийн хоорондох ялгаа нь шингэн ба хийн хоорондох ялгаанаас хамаагүй их байдаг хатуу бие. Жишээлбэл, хайлах эсвэл талсжих үед биеийн эзэлхүүн нь ууршилт эсвэл конденсацийн үеийнхээс хэд дахин бага өөрчлөгддөг.
Хий нь тогтмол эзэлхүүнтэй байдаггүй бөгөөд тэдгээр нь байрладаг савны бүх эзэлхүүнийг эзэлдэг. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хамгийн бага боломжит энерги нь молекулуудын кинетик энергиээс бага байна. Бодисын хэсгүүд бараг харилцан үйлчилдэггүй. Хий нь молекулуудын зохион байгуулалт, хөдөлгөөний бүрэн эмгэгээр тодорхойлогддог.
Хийн молекулуудын хоорондох зай нь молекулуудын хэмжээнээс хэд дахин их байдаг. Жижиг татах хүч нь молекулуудыг бие биентэйгээ ойр байлгаж чадахгүй тул хий нь хязгааргүй тэлэх боломжтой. Хий нь гадны даралтын нөлөөн дор амархан шахагддаг, учир нь молекулуудын хоорондох зай их, харилцан үйлчлэлийн хүч нь үл тоомсорлодог. Хөдөлгөөнт хийн молекулуудын нөлөөгөөр савны хананд хийн даралт үүсдэг.
