Në gaze, distanca midis molekulave dhe atomeve është zakonisht e rëndësishme më shumë madhësi molekulat, dhe forcat tërheqëse janë shumë të vogla. Prandaj, gazrat nuk kanë formën e tyre dhe vëllimin konstant. Gazrat kompresohen lehtësisht sepse forcat refuzuese në distanca të mëdha janë gjithashtu të vogla. Gazet kanë vetinë të zgjerohen pafundësisht, duke mbushur të gjithë vëllimin që u është dhënë. Molekulat e gazit lëvizin me shpejtësi shumë të larta, përplasen me njëra-tjetrën, kërcejnë njëra-tjetrën brenda anët e ndryshme. Ndikimet e shumta të molekulave në muret e enës krijojnë presioni i gazit.

Lëvizja e molekulave në lëngje

Në lëngje, molekulat jo vetëm që lëkunden rreth një pozicioni ekuilibri, por gjithashtu bëjnë kërcime nga një pozicion ekuilibri në tjetrin. Këto kërcime ndodhin periodikisht. Intervali kohor ndërmjet kërcimeve të tilla quhet koha mesatare e jetës së vendosur(ose koha mesatare e relaksimit) dhe shënohet me shkronjën ?. Me fjalë të tjera, koha e relaksimit është koha e lëkundjeve rreth një pozicioni specifik të ekuilibrit. Në temperaturën e dhomës kjo kohë është mesatarisht 10 -11 s. Koha e një lëkundjeje është 10 -12 ... 10 -13 s.

Koha e jetës sedentare zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Distanca midis molekulave të lëngshme madhësive më të vogla molekulat, grimcat janë të vendosura afër njëra-tjetrës dhe tërheqja ndërmolekulare është e fortë. Sidoqoftë, rregullimi i molekulave të lëngshme nuk është i renditur rreptësisht në të gjithë vëllimin.

Lëngjet, si lëndët e ngurta, ruajnë vëllimin e tyre, por nuk kanë formën e tyre. Prandaj, ato marrin formën e enës në të cilën ndodhen. Lëngu ka këto karakteristika: rrjedhshmëri. Falë kësaj vetie, lëngu nuk i reziston ndryshimit të formës, është pak i ngjeshur dhe i saj vetitë fizike identike në të gjitha drejtimet brenda lëngut (izotropia e lëngjeve). Për herë të parë u vërtetua natyra e lëvizjes molekulare në lëngje fizikan sovjetik Yakov Ilyich Frenkel (1894 – 1952).

Lëvizja e molekulave në trupa të ngurtë

Molekulat dhe atomet e një trupi të ngurtë janë të renditur në në një rend të caktuar dhe forma rrjetë kristali . Trupat e tillë quhen kristalorë. Atomet kryejnë lëvizje vibruese rreth pozicionit të ekuilibrit dhe tërheqja midis tyre është shumë e fortë. Prandaj, trupat e ngurtë në kushte normale ruajnë vëllimin e tyre dhe kanë formën e tyre.

Teoria molekulare e materies bazohet në supozimin e lëvizjes së vazhdueshme kaotike të molekulave. Për më tepër, natyra e lëvizjes së molekulave përcaktohet nga vlerat e forcave që veprojnë midis molekulave. Kështu, në gazrat e zakonshëm (jo shumë të ngjeshur) praktikisht nuk ka forca midis molekulave tërheqje reciproke, pra, molekulat e gazit lëvizin në vijë të drejtë, duke u përplasur njëkohësisht me njëra-tjetrën dhe me muret e enës.

Si rezultat i përplasjes, drejtimi dhe vlera e modulit të shpejtësisë së molekulave ndryshon në mënyrë kaotike. Në një numër i madh molekulat, asnjë nga drejtimet e lëvizjes molekulare nuk preferohet, ato janë të gjitha brenda në mënyrë të barabartë të mundshme.

Për më tepër, natyra e rastësishme e përplasjeve (disa molekula përjetojnë një përplasje kokë më kokë, të tjera "rrëshqitëse") çon në kuptime të ndryshme moduli i shpejtësisë, të cilat formojnë një seri të vazhdueshme numrash, duke filluar nga zero deri në vlerat më të larta.

Llogaritjet tregojnë se proporcioni i molekulave, si i vogël ashtu edhe vlera të mëdha shpejtësia është e ulët. Shumica e molekulave lëvizin me shpejtësi që ndryshojnë relativisht pak nga vlera mesatare e modulit të shpejtësisë së lëvizjes kaotike të molekulave.

Me rritjen e temperaturës, përqindja e molekulave të ngadalta zvogëlohet, përqindja e molekulave të shpejta rritet dhe vlera mesatare e modulit të shpejtësisë së lëvizjes kaotike të një molekule rritet.

Komentoni. Kur tregojmë shpejtësinë e lëvizjes kaotike të një molekule, nënkuptojmë vlerën mesatare të shpejtësisë së kësaj lëvizjeje.

Nëse do të ishte e mundur të gjurmohej lëvizja e një molekule gazi, atëherë trajektorja e saj do të ishte një lloj vije zigzag (Fig. 2).

Segmenti i drejtë i kësaj trajektoreje korrespondon me lëvizje uniforme molekulë ndërmjet dy përplasjeve të njëpasnjëshme me molekula të tjera. Gjatësia e një segmenti të tillë quhet gjatësia e rrugës së lirë.

Kur karakterizohet lëvizja e molekulave, nënkuptohet rruga mesatare e lirë, e cila rritet me zvogëlimin e densitetit të gazit.

Natyra e lëvizjes së molekulave në trupa të ndryshëm varet nga vlera e forcave të ndërveprimit ndërmjet tyre. Në trupat e ngurtë, molekulat, atomet ose jonet pësojnë dridhje kaotike në lidhje me nyjet e rrjetës kristalore, të cilat janë pozicionet e tyre të ekuilibrit.

Rastësia e lëvizjes së grimcave strukturore manifestohet në faktin se drejtimi i lëvizjes ndryshon në mënyrë krejtësisht të paparashikueshme gjatë dridhjes, ashtu si edhe amplituda e dridhjes.

Me rritjen e temperaturës rritet intensiteti i lëkundjeve kaotike, i cili përcaktohet nga amplituda dhe frekuenca e lëkundjeve. Kur ndërveprojnë me njëra-tjetrën, molekulat individuale mund të fitojnë energji të tepërt dhe për këtë arsye janë në gjendje të largohen pozicioni i ekuilibrit, që çon në lëvizjen e grimcave, d.m.th. ndaj tyre lëvizje përpara. Kjo është ajo që shpjegon difuzionin në trupat e ngurtë që janë në kontakt me njëri-tjetrin për një kohë të gjatë.

Në lëngje, forcat e tërheqjes ndërmjet molekulave janë shumë më të mëdha se forcat e tërheqjes ndërmjet molekulave të gazit. Sipas teorisë së Ya.I. Frenkel në një lëng, çdo molekulë lëkundet për një periudhë të caktuar kohore rreth pozicionit të saj të ekuilibrit. Për më tepër, në mjedisin e tij të afërt, molekulat e tjera janë rregulluar në një sekuencë të caktuar, e cila i ngjan renditjes së grimcave në një rrjetë kristali. Megjithatë, ndryshe nga rrjeta kristalore, kjo renditje është "me rreze të shkurtër", d.m.th. ndodh vetëm në një mikrovolum të kufizuar dhe jo në të gjithë vëllimin e lëngut. Në mikrovolumin fqinj, vërehet një rregullim i ndryshëm i renditur i molekulave.

Pas një periudhe të caktuar kohe, molekula, pasi ka marrë një furnizim me energji nga molekulat fqinje që ndërveprojnë me të, bën një kërcim, largohet nga vendi i saj dhe lëviz një distancë të rendit të madhësisë së vetë molekulës. Kështu, një molekulë në një lëng është në një gjendje "të vendosur" për ca kohë (shprehja e Frenkel), duke lëvizur ngadalë në mënyrë kaotike brenda lëngut.

Meqenëse intensiteti i lëvizjes kaotike të molekulave në të gjithë trupat është i lidhur me temperaturën, lëvizja kaotike shpesh quhet edhe lëvizje termike e molekulave. Me rritjen e temperaturës së trupit, shpejtësia e lëvizjes termike të molekulave rritet dhe me uljen e temperaturës zvogëlohet.

Referencë historike. Fresnel Yakov Ilyich (1894-1952) - Fizikan teorik sovjetik. Punimet kryesore kanë të bëjnë me fizikën të ngurta, magnetizmi, fizika e lëngjeve. Fizika bërthama atomike. Prezantoi ide rreth lëvizjes vibruese-përkthyese të molekulave në lëngje dhe ndërtoi teoria kinetike lëngjeve. Zhvilluar teoria molekulare rrjedhshmëria e trupave të ngurtë, teoria e difuzionit dhe viskozitetit.

Lëngjet. Lëvizja e molekulave në lëngje.

Lëngu renditet sipas vetive dhe strukturës së tij pozicioni i ndërmjetëm ndërmjet gazeve dhe trupave të ngurtë substanca kristalore. Prandaj, ai ka vetitë e substancave të gazta dhe të ngurta. Në teorinë kinetike molekulare, gjendje të ndryshme të grumbullimit të një substance shoqërohen me shkallë të ndryshme të rendit molekular. Për trupat e ngurtë, të ashtuquajturat porosi me rreze të gjatë në renditjen e grimcave, d.m.th. rregullimi i tyre i porositur, duke u përsëritur në distanca të mëdha. Në lëngje ekziston një i ashtuquajtur rendit të ngushtë në renditjen e grimcave, d.m.th. renditja e tyre e renditur, e përsëritur në distanca, është e krahasueshme me ato ndëratomike. Në temperatura afër temperaturës së kristalizimit, struktura e lëngut është afër një të ngurtë. Në temperatura të larta afër pikës së vlimit, struktura e lëngut korrespondon me gjendje e gaztë– pothuajse të gjitha molekulat marrin pjesë në lëvizjen termike kaotike.

Lëngjet, si trupat e ngurtë, kanë një vëllim të caktuar dhe si gazrat, marrin formën e enës në të cilën ndodhen. Molekulat e gazit praktikisht nuk janë të lidhura me njëra-tjetrën me anë të forcave ndërveprim ndërmolekular, dhe ne në këtë rast energjia mesatare e lëvizjes termike të molekulave të gazit është shumë më e madhe se mesatarja energji potenciale, të shkaktuara nga forcat e tërheqjes ndërmjet tyre, kështu që molekulat e gazit shpërndahen në drejtime të ndryshme dhe gazi zë vëllimin që i jepet. Në të ngurta dhe trupa të lëngshëm forcat e tërheqjes ndërmjet molekulave janë tashmë të rëndësishme dhe i mbajnë molekulat në një distancë të caktuar nga njëra-tjetra. Në këtë rast, energjia mesatare e lëvizjes termike të molekulave është më e vogël se energjia mesatare potenciale për shkak të forcave të bashkëveprimit ndërmolekular dhe nuk mjafton për të kapërcyer forcat e tërheqjes midis molekulave, prandaj trupat e ngurtë dhe lëngjet kanë një vëllim të caktuar.

Presioni në lëngje rritet shumë ndjeshëm me rritjen e temperaturës dhe zvogëlimin e vëllimit. Zgjerimi i volumit ka shumë më pak lëngje se avujt dhe gazrat, pasi forcat që lidhin molekulat në një lëng janë më domethënëse; e njëjta vërejtje vlen edhe për zgjerimin termik.

Kapacitetet e nxehtësisë së lëngjeve zakonisht rriten me temperaturën (megjithëse vetëm pak). Raporti Ср/СV është praktikisht i barabartë me unitetin.

Teoria e lëngjeve ende nuk është zhvilluar plotësisht. Zhvillimi i një sërë problemesh kërkimore vetitë komplekse lëngu i përket Ya.I. Frenkel (1894–1952). Ai shpjegoi lëvizjen termike në një lëng me faktin se çdo molekulë lëkundet për ca kohë rreth një pozicioni të caktuar ekuilibri, pas së cilës ajo hidhet në një pozicion të ri, të ndarë nga ai origjinal në një distancë të rendit ndëratomik. Kështu, molekulat e lëngut lëvizin mjaft ngadalë në të gjithë masën e lëngut. Me rritjen e temperaturës së lëngut, frekuenca e lëvizjes vibruese rritet ndjeshëm dhe lëvizshmëria e molekulave rritet.

Bazuar në modelin Frenkel, është e mundur të shpjegohen disa tipare dalluese vetitë e lëngut. Pra, lëngjet madje mbyllen temperaturë kritike kanë shumë më tepër viskozitetit se gazet, dhe viskoziteti zvogëlohet me rritjen e temperaturës (dhe nuk rritet, si për gazrat). Kjo shpjegohet nga natyra e ndryshme e procesit të transferimit të momentit: ai transmetohet nga molekulat që kërcejnë nga një. gjendje ekuilibri në një tjetër, dhe këto kërcime bëhen dukshëm më të shpeshta me rritjen e temperaturës. Difuzioni në lëngje ndodh vetëm për shkak të kërcimeve molekulare dhe ndodh shumë më ngadalë sesa në gaze. Përçueshmëri termike lëngjet shkaktohen nga shkëmbimi i energjisë kinetike ndërmjet grimcave që lëkunden rreth pozicioneve të tyre të ekuilibrit me amplituda të ndryshme; kërcimet e papritura të molekulave nuk luajnë një rol të dukshëm. Mekanizmi i përçueshmërisë termike është i ngjashëm me mekanizmin e tij në gaze. Tipar karakteristik lëngu është aftësia e tij për të pasur sipërfaqe e lirë (jo i kufizuar nga mure të forta).

Në gazra, distanca midis molekulave dhe atomeve është zakonisht shumë më e madhe se madhësia e molekulave, por shumë e vogël. Prandaj, gazrat nuk kanë formën e tyre dhe vëllimin konstant. Gazrat kompresohen lehtësisht sepse forcat refuzuese në distanca të mëdha janë gjithashtu të vogla. Gazet kanë vetinë të zgjerohen pafundësisht, duke mbushur të gjithë vëllimin që u është dhënë. Molekulat e gazit lëvizin me shpejtësi shumë të mëdha, përplasen me njëra-tjetrën dhe kërcejnë njëra-tjetrën në drejtime të ndryshme. Ndikimet e shumta të molekulave në muret e enës krijojnë presioni i gazit.

Lëvizja e molekulave në lëngje

Në lëngje, molekulat jo vetëm që lëkunden rreth një pozicioni ekuilibri, por gjithashtu bëjnë kërcime nga një pozicion ekuilibri në tjetrin. Këto kërcime ndodhin periodikisht. Intervali kohor ndërmjet kërcimeve të tilla quhet koha mesatare e jetës së vendosur(ose koha mesatare e relaksimit) dhe shënohet me shkronjën τ. Me fjalë të tjera, koha e relaksimit është koha e lëkundjeve rreth një pozicioni specifik të ekuilibrit. Në temperaturën e dhomës kjo kohë është mesatarisht 10 -11 s. Koha e një lëkundjeje është 10 -12 ... 10 -13 s.

Koha e jetës sedentare zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Distanca midis molekulave të një lëngu është më e vogël se madhësia e molekulave, grimcat janë të vendosura afër njëra-tjetrës dhe është e madhe. Sidoqoftë, rregullimi i molekulave të lëngshme nuk është i renditur rreptësisht në të gjithë vëllimin.

Lëngjet, si lëndët e ngurta, ruajnë vëllimin e tyre, por nuk kanë formën e tyre. Prandaj, ato marrin formën e enës në të cilën ndodhen. Lëngu ka këto veti: rrjedhshmëri. Falë kësaj vetie, lëngu nuk i reziston ndryshimit të formës, është pak i ngjeshur dhe vetitë e tij fizike janë të njëjta në të gjitha drejtimet brenda lëngut (izotropia e lëngjeve). Natyra e lëvizjes molekulare në lëngje u vendos për herë të parë nga fizikani sovjetik Yakov Ilyich Frenkel (1894 - 1952).

Lëvizja e molekulave në trupa të ngurtë

Molekulat dhe atomet e një trupi të ngurtë janë të renditur në një rend dhe formë të caktuar rrjetë kristali. Trupat e tillë quhen kristalorë. Atomet kryejnë lëvizje vibruese rreth pozicionit të ekuilibrit dhe tërheqja midis tyre është shumë e fortë. Prandaj, trupat e ngurtë në kushte normale ruajnë vëllimin e tyre dhe kanë formën e tyre.

Energjia kinetike e një molekule

Në një gaz, molekulat lëvizin lirshëm (të izoluara nga molekulat e tjera), vetëm herë pas here duke u përplasur me njëra-tjetrën ose me muret e enës. Për sa kohë që molekula lëviz lirshëm, ajo vetëm ka energjia kinetike. Gjatë një përplasjeje, molekulat fitojnë gjithashtu energji potenciale. Kështu, energji totale gazi përfaqëson shumën e energjive kinetike dhe potenciale të molekulave të tij. Sa më i rrallë të jetë gazi, aq më shumë molekula në çdo moment të kohës është në gjendje lëvizjeje të lirë, duke pasur vetëm energji kinetike. Rrjedhimisht, kur gazi rrallohet, përqindja e energjisë potenciale zvogëlohet në krahasim me energjinë kinetike.

Energjia mesatare kinetike e një molekule në ekuilibrin ideal të gazit ka një shumë tipar i rëndësishëm: në një përzierje gazrash të ndryshëm, energjia mesatare kinetike e një molekule për përbërës të ndryshëm të përzierjes është e njëjtë.

Për shembull, ajri është një përzierje e gazrave. Energjia mesatare molekulat e ajrit për të gjithë përbërësit e tij në kushte normale, kur ajri ende mund të konsiderohet një gaz ideal, është i njëjtë. Kjo pronë gazet ideale mund të vërtetohet në bazë të konsideratave të përgjithshme statistikore. Nga ajo rrjedh pasojë e rëndësishme: nëse ndodhen dy gaze të ndryshëm (në enë të ndryshme). ekuilibri termik me njëra-tjetrën, atëherë energjitë mesatare kinetike të molekulave të tyre janë të njëjta.

Te gazet, distanca midis molekulave dhe atomeve është zakonisht shumë më e madhe se madhësia e vetë molekulave, forcat e ndërveprimit ndërmjet molekulave nuk janë të mëdha. Si rezultat, gazi nuk ka formën e tij dhe vëllimin konstant. Gazi kompresohet lehtësisht dhe mund të zgjerohet pa kufi. Molekulat e gazit lëvizin lirshëm (në përkthim, ato mund të rrotullohen), vetëm ndonjëherë duke u përplasur me molekula të tjera dhe me muret e enës në të cilën ndodhet gazi dhe lëvizin me shpejtësi shumë të larta.

Lëvizja e grimcave në trupa të ngurtë

Struktura e trupave të ngurtë është thelbësisht e ndryshme nga struktura e gazeve. Në to, distancat ndërmolekulare janë të vogla dhe energjia potenciale e molekulave është e krahasueshme me energjinë kinetike. Atomet (ose jonet, ose molekulat e plota) nuk mund të quhen të palëvizshëm ata kryejnë lëvizje të rastësishme. lëvizje osciluese pranë pozicioneve të mesme. Si temperaturë më të lartë, aq më e madhe është energjia e lëkundjes dhe për rrjedhojë amplituda mesatare e lëkundjes. Dridhjet termike të atomeve shpjegojnë gjithashtu kapacitetin e nxehtësisë së trupave të ngurtë. Le të shqyrtojmë më në detaje lëvizjet e grimcave në trupat e ngurtë kristalorë. I gjithë kristali në tërësi është një sistem oscilues i shoqëruar shumë kompleks. Devijimet e atomeve nga pozicionet e tyre mesatare janë të vogla, dhe për këtë arsye mund të supozojmë se atomet i nënshtrohen veprimit të forcave pothuajse elastike që i binden. ligji linear Hooke. Të tillë sistemet osciluese quhen lineare.

Ka një të zhvilluar teoria matematikore sistemet që i nënshtrohen lëkundjeve lineare. Ajo vërteton një teoremë shumë të rëndësishme, thelbi i së cilës është si më poshtë. Nëse sistemi kryen lëkundje të vogla (lineare) të ndërlidhura, atëherë duke transformuar koordinatat ai mund të reduktohet zyrtarisht në një sistem oshilatorësh të pavarur (ekuacionet e lëkundjeve të të cilëve nuk varen nga njëri-tjetri). Një sistem oshilatorësh të pavarur sillet si gaz ideal në kuptimin që atomet e kësaj të fundit mund të konsiderohen edhe si të pavarura.

Është duke përdorur idenë e pavarësisë së atomeve të gazit që ne arrijmë në ligjin e Boltzmann-it. Ky është shumë përfundim i rëndësishëm ofron një bazë të thjeshtë dhe të besueshme për të gjithë teorinë e trupave të ngurtë.

Ligji i Boltzmann-it

Numri i oshilatorëve me parametrat e dhënë(koordinatat dhe shpejtësitë) përcaktohet në të njëjtën mënyrë si numri i molekulave të gazit në një gjendje të caktuar, sipas formulës:

Energjia e oshilatorit.

Ligji i Boltzmann (1) në teorinë e gjendjes së ngurtë nuk ka kufizime, megjithatë, formula (2) për energjinë e oshilatorit merret nga mekanika klasike. Kur shqyrtim teorik trupat e ngurtë duhet të mbështeten nga Mekanika kuantike, e cila karakterizohet nga ndryshime diskrete në energjinë e oshilatorit. Diskretiteti i energjisë së oshilatorit bëhet i parëndësishëm vetëm kur ka mjaftueshëm vlera të larta energjinë e tij. Kjo do të thotë se (2) mund të përdoret vetëm në temperatura mjaft të larta. Në temperaturat e larta të një trupi të ngurtë, afër pikës së shkrirjes, ligji i shpërndarjes uniforme të energjisë mbi shkallët e lirisë rrjedh nga ligji i Boltzmann-it. Nëse te gazet për çdo shkallë lirie ka mesatarisht një sasi energjie të barabartë me (1/2) kT, atëherë oshilatori ka një shkallë lirie, përveç asaj kinetike, me energji potenciale. Prandaj, për një shkallë lirie në trup i fortë nëse mjafton temperaturë të lartë ka një energji të barabartë me kT. Bazuar në këtë ligj, nuk është e vështirë të llogaritet totali energjia e brendshme të një trupi të ngurtë dhe pas tij kapaciteti i tij i nxehtësisë. Një mol i një trupi të ngurtë përmban atome NA dhe çdo atom ka tre shkallë lirie. Prandaj, nishani përmban 3 oshilatorë NA. Energjia e një moli të një trupi të ngurtë

dhe kapaciteti termik molar i një trupi të ngurtë në temperatura mjaft të larta është

Përvoja e konfirmon këtë ligj.

Lëngjet zënë një pozicion të ndërmjetëm midis gazeve dhe trupave të ngurtë. Molekulat e lëngshme nuk ndahen distanca të gjata, dhe lëngu ruan volumin e tij në kushte normale. Por ndryshe nga trupat e ngurtë, molekulat jo vetëm që dridhen, por edhe kërcejnë nga një vend në tjetrin, domethënë ato kryejnë lëvizjet e lira. Me rritjen e temperaturës, lëngjet ziejnë (ka të ashtuquajturën pikë vlimi) dhe kthehen në gaz. Me uljen e temperaturës, lëngjet kristalizohen dhe bëhen të ngurta. Ekziston një pikë në fushën e temperaturës në të cilën kufiri midis gazit (avullit të ngopur) dhe lëngut zhduket ( pikë kritike). Modeli i lëvizjes termike të molekulave në lëngje afër temperaturës së ngurtësimit është shumë i ngjashëm me sjelljen e molekulave në trupat e ngurtë. Për shembull, koeficientët e kapacitetit të nxehtësisë janë saktësisht të njëjtë. Meqenëse kapaciteti i nxehtësisë i një substance ndryshon pak gjatë shkrirjes, mund të konkludojmë se natyra e lëvizjes së grimcave në një lëng është afër lëvizjes në një lëndë të ngurtë (në temperaturën e shkrirjes). Kur nxehet, vetitë e lëngut ndryshojnë gradualisht, dhe ai bëhet më shumë si një gaz. Në lëngje, energjia mesatare kinetike e grimcave është më e vogël se energjia potenciale e ndërveprimit të tyre ndërmolekular. Energjia e bashkëveprimit ndërmolekular në lëngje dhe trupa të ngurtë ndryshon në mënyrë të parëndësishme. Nëse krahasojmë nxehtësinë e shkrirjes dhe nxehtësinë e avullimit, do të shohim se gjatë kalimit nga një gjendje grumbullimi në një tjetër, nxehtësia e shkrirjes është dukshëm më e ulët se nxehtësia e avullimit. Të përshtatshme përshkrimi matematik struktura e një lëngu mund të jepet vetëm duke përdorur fizikës statistikore. Për shembull, nëse një lëng përbëhet nga molekula identike sferike, atëherë struktura e tij mund të përshkruhet nga funksioni i shpërndarjes radiale g(r), i cili jep probabilitetin e zbulimit të ndonjë molekule në një distancë r nga ajo e dhënë e zgjedhur si pikë referimi. Ky funksion mund të gjendet eksperimentalisht duke studiuar difraksionin rrezet x ose neutrone, mund të kryhen modelimi kompjuterik këtë funksion duke përdorur mekanikën e Njutonit.

Teoria kinetike e lëngut u zhvillua nga Ya.I. Frenkel. Në këtë teori, një lëng konsiderohet, si në rastin e një të ngurtë, si sistem dinamik oshilatorë në mënyrë harmonike. Por ndryshe nga një trup i ngurtë, pozicioni ekuilibër i molekulave në një lëng është i përkohshëm. Pasi lëkundet rreth një pozicioni, molekula e lëngshme hidhet në një pozicion të ri që ndodhet afër. Një kërcim i tillë ndodh me shpenzimin e energjisë. Koha mesatare e "jetës së vendosur" të një molekule të lëngshme mund të llogaritet si:

\[\majtas\langle t\djathtas\rangle =t_0e^(\frac(W)(kT))\majtas(5\djathtas),\]

ku $t_0\ $ është periudha e lëkundjeve rreth një pozicioni ekuilibri. Energjia që duhet të marrë një molekulë për të lëvizur nga një pozicion në tjetrin quhet energjia e aktivizimit W, dhe koha kur molekula është në pozicionin e ekuilibrit quhet koha e "jetës së vendosur" t.

Për një molekulë uji, për shembull, në temperaturën e dhomës, një molekulë pëson rreth 100 dridhje dhe hidhet në një pozicion të ri. Forcat e tërheqjes midis molekulave të një lëngu janë të forta në mënyrë që vëllimi të ruhet, por jeta e kufizuar e ulur e molekulave çon në shfaqjen e një fenomeni të tillë si rrjedhshmëria. Gjatë lëkundjeve të grimcave pranë pozicionit të ekuilibrit, ato përplasen vazhdimisht me njëra-tjetrën, kështu që edhe një ngjeshje e vogël e lëngut çon në një "forcim" të mprehtë të përplasjeve të grimcave. Kjo nënkupton një rritje të mprehtë të presionit të lëngut në muret e enës në të cilën është ngjeshur.

Shembulli 1

Detyrë: Përcaktoni kapacitetin termik specifik të bakrit. Supozoni se temperatura e bakrit është afër pikës së shkrirjes. ( Masa molare bakri $\mu =63\cdot 10^(-3)\frac(kg)(mol))$

Sipas ligjit të Dulong dhe Petit, nishanet janë kimikisht substanca të thjeshta në temperatura afër pikës së shkrirjes, ka një kapacitet nxehtësie:

Kapaciteti specifik termik i bakrit:

\[С=\frac(с)(\mu)\to С=\frac(3R)(\mu)\majtas(1.2\djathtas),\] \[С=\frac(3\cdot 8.31) (63 \cdot 10^(-3))=0,39\ \cdot 10^3(\frac(J)(kgK))\]

Përgjigje: Nxehtësia specifike bakri $0,39\ \cdot 10^3\left(\frac(J)(kgK)\djathtas).$

Detyrë: Shpjegoni në mënyrë të thjeshtuar nga pikëpamja e fizikës procesin e tretjes së kripës (NaCl) në ujë.

Baza teori moderne zgjidhjet u krijuan nga D.I. Mendelejevi. Ai vërtetoi se gjatë shpërbërjes ndodhin dy procese njëkohësisht: fizike - shpërndarje uniforme grimcat e substancës së tretur në të gjithë vëllimin e tretësirës, ​​dhe kimike - ndërveprimi i tretësit me substancën e tretur. Ne jemi të interesuar në procesi fizik. Molekulat e kripës nuk i shkatërrojnë molekulat e ujit. Në këtë rast, do të ishte e pamundur të avullohej uji. Nëse molekulat e kripës do të bashkoheshin me molekulat e ujit, do të merrnim një substancë të re. Dhe molekulat e kripës nuk mund të depërtojnë brenda molekulave.

Një lidhje jon-dipol ndodh midis joneve Na+ dhe Cl- të klorit dhe molekulave polare të ujit. Ajo rezulton të jetë më e fortë se lidhjet jonike në molekula kripë tryezë. Si rezultat i këtij procesi, lidhja midis joneve të vendosura në sipërfaqen e kristaleve të NaCl dobësohet, jonet e natriumit dhe klorit shkëputen nga kristali dhe molekulat e ujit formojnë të ashtuquajturat predha hidratimi rreth tyre. Jonet e ndara të hidratuara, nën ndikimin e lëvizjes termike, shpërndahen në mënyrë të barabartë ndërmjet molekulave të tretësit.