double arrow

Агрегатный характер движения в жидкостях, газах и твердых телах

Максимальные отклонения от положения равновесия показаны прямоугольниками на графике (повтор рисунка)

Газ- разреженная, легко сжимаемая субстанция. Сравним характерные плотности газов и жидкостей на примере воздуха и воды:

Жидкость – не сжимаема, но легко меняет форму. Твердые тела – несжимаемы и сохраняют форму.

Рассмотрим характерные газы, жидкости и твердые тела с точки зрения параметра , где l - среднее расстояние между молекулами, d – диаметр молекулы:

Газ:

Жидкость и твердое тело –


Причем атомы в твердых телах упакованы в решетку, причем возможны два случая:

аморфная фаза или кристаллическая фаза.

Отличие агрегатных состояний с точки зрения соотношения потенциальной энергии взаимодействия и кинетической энергии молекул.

Как мы уже упоминали, агрегатное состояние вещества в основном определяется соотношением между средней кинетической энергии молекулы при расстоянии, соответствующем максимальной глубине потенциальной ямы, и самой глубиной потенциальной ямы в межмолекулярном потенциале для парного взаимодействия молекул, обозначим этот параметр Pа

Твердому агрегатному состоянию вещества соответствует , жидкому состоянию , газообразному . Данным значениям параметра соответствуют следующие соотношения между осредненными во времени характеристиками отдельной молекулы (Ek - средняя кинетическая энергия, U 0 – глубина потенциальной ямы):

Газы – Ek >> U 0

Жидкости – Ek ≈ U 0

Твердые тела Ek << U 0

К настоящему времени твердые тела изучены достаточно хорощо, а вот как движутся молекулы жидкости – в точности неизвестно, предполагается, что осуществляются перескоки по связям (положительный заряд одной молекулы – отрицательный заряд другой).

Среди твердых тел наиболее хорошо изучена твердая фаза, а вот аморфная фаза изучена недостаточно. Аморфные тела напоминают фотоснимок жидкости, который существует неограниченное время – отклонения атомов от положений равновесия очень малы. Или очень быстро замороженная жидкость, которая не успела принять строгую кристаллическую структуру.

Свойства твердых тел во многом зависят от типа решетки, в которую упакованы атомы. Например, NaCl – это куб. А вот для углерода возможны два типа решетки. Тетраэдрический тип соответствует алмазу, имеющему высокую прочность:

А вот графит представляет собой совсем другой тип – слои из шестиугольников, связь между которыми осуществляется слабыми -электронамными орбитали (на рисунке они выглядят как восьмерки). Благодаря этому графитовым стержнем можно рисовать – происходит отслоение слоев графита.

Получено вещество, состоящее из одного слоя – его сняли скотчем…

Однако газы, жидкости и твердые тела тела – классификация прошлого века. Сейчас появились такие агрегатные состояния, как «жидкие кристаллы». Они состоят из асимметричных молекул, например, узких и длинных, способных принимать определенную ориентацию во внешнем поле. Они обладают свойствами жидкости и кристалла.

Жидкие кристаллы открыли в 30гг, и 60 лет они были никому не нужны. Через 60 лет им нашли применение – дисплей.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: