Cum arată mișcarea termică?
Interacțiunea dintre molecule poate avea o semnificație mai mare sau mai mică în "viața" moleculelor.
Cele trei stări ale materiei - gazoase, lichide și solide - diferă una de alta în rolul pe care îl joacă interacțiunea moleculelor.
Cuvântul "gaz" a fost inventat de oamenii de știință. Este produsă din cuvântul grecesc "haos" - o mizerie.
Într-adevăr, starea gazoasă a materiei este un exemplu al unei tulburări complete și perfecte în natura aranjamentului reciproc și a mișcării particulelor. Nu este un microscop, care ar permite să vadă mișcarea moleculelor de gaz, dar, în ciuda acestui fapt, fizicienii pot descrie viața acestei lumi invizibile suficient de detaliat.
În centimetri cubi de aer în condiții normale (temperatura camerei și presiunea atmosferică) există un număr enorm de molecule, de aproximativ 2,5 * 10 19 (adică 25 miliarde de miliarde de molecule). Fiecare moleculă are un volum de 4 × 10 -20 cm 3. Acesta este un cub cu o latură de aproximativ 3,5 × 10 -7 cm = 35 # 197; Cu toate acestea, moleculele sunt foarte mici. De exemplu, moleculele de oxigen și azot - partea principală a aerului - au o dimensiune medie de aproximativ 4 # 197;
Astfel, distanța medie dintre molecule este de 10 ori mai mare decât cea a moleculei. Și, la rândul său, înseamnă că volumul mediu de aer, care reprezintă o moleculă, este de aproximativ 1000 de ori mai mare decât volumul moleculei în sine.
Imaginați-vă o zonă uniformă pe care monedele sunt împrăștiate aleatoriu și o suprafață de 1 m 2 reprezintă o medie de o sută de monede. Aceasta înseamnă una sau două monede pe pagină a cărții pe care o citiți. Moleculele de gaz sunt de asemenea relativ rare.
Fiecare moleculă de gaz este în stare de mișcare termică continuă.
Să urmăm o moleculă. Aici se mișcă rapid undeva spre dreapta. Dacă nu ar exista obstacole în cale, atunci molecula va continua mișcarea de-a lungul liniei drepte cu aceeași viteză. Dar calea unei molecule este traversată de nenumărați vecini. Coliziile sunt inevitabile, iar moleculele se aruncă în aer ca două bile de biliard care se ciocnesc. În ce direcție va merge molecula noastră? Va câștiga sau va pierde viteza? Totul este posibil: la urma urmei, întâlnirile pot fi foarte diferite. Loviturile sunt posibile în față și în spate, în dreapta și în stânga, și puternic și slab. Este clar că, sub rezerva unor astfel de coliziuni aleatorii la aceste întâlniri aleatorii, molecula din spatele căreia observăm va fi aruncată în toate direcțiile de-a lungul vasului în care este închis gazul.
În ce mod izolează moleculele de gaz fără coliziune?
Depinde de dimensiunea moleculelor și de densitatea gazului. Cu cât sunt mai mari dimensiunile moleculelor și numărul lor în vas, cu atât mai des ele se vor ciocni. Lungimea medie a traseului parcursă de o moleculă fără coliziune - se numește calea medie medie liberă - este egală în condiții obișnuite 11 * 10 -6 cm = 1100 # 197; pentru moleculele de hidrogen și 5 x 10-6 cm = 500 # 197; pentru moleculele de oxigen. 5 * 10 -6 cm - douăzeci și una de milimetru de milimetru, distanța este foarte mică, dar este departe de a fi mică în comparație cu dimensiunile moleculelor. Un ciclu de 5 * 10-6 cm pentru o moleculă de oxigen corespunde unei scări de 10 m în scala unei mingi de biliard.
Merită să se acorde atenție particularităților mișcării moleculelor într-un gaz foarte rarefiat (vid). Mișcarea moleculelor "formând un vid" își schimbă caracterul atunci când calea medie liberă a moleculei devine mai mare decât dimensiunile vasului în care este localizat gazul. Apoi, moleculele se coliziază rareori unul cu celălalt și fac călătoria lor în zig-zaguri directe, lovind una sau cealaltă parte a vasului.
După cum sa menționat doar, în aer la presiune atmosferică Dacă creșterea lungimii rula este egală cu 5 x 10 -6 cm. La 10 7 ori, atunci acesta va fi de 50 cm, adică. E. Va fi considerabil mai mare decât dimensiunea medie a navei. Deoarece drumul liber este invers proporțională cu densitatea și deci presiunea, presiunea pentru aceasta ar trebui să fie de 10 -7 atmosferică sau aproximativ 10 -4 torr. Art.
Nici spațiul interplanetar nu este deloc gol. Dar densitatea materiei în ea este de aproximativ 5 * 10 -24 g / cm 3. Cota principală a materiei interplanetare este hidrogenul atomic. În prezent, se crede că în spațiu există mai mulți atomi de hidrogen la 1 cm 3. Dacă creșteți molecula de hidrogen la dimensiunea unui mazar și plasați o astfel de "moleculă" în Moscova, cel mai apropiat vecin spațial va fi în Tula.
Structura lichidului diferă semnificativ de structura gazului, moleculele acestuia fiind departe una de cealaltă și se ciocnesc doar ocazional. Moleculele lichide sunt în permanență în imediata vecinătate. Moleculele lichidului sunt aranjate ca cartofii într-o pungă. Adevărat, cu o diferență: moleculele lichidului se află într-o stare de mișcare termică haotică continuă. Din cauza apropierii mari, nu se pot mișca la fel de liber ca moleculele de gaze. Fiecare "trece" tot timpul aproape în același loc înconjurat de aceiași vecini și se mișcă treptat doar prin volumul ocupat de lichid. Cu cât fluidul este mai vâscos, cu atât mai lent această mișcare. Dar chiar și într-un astfel de lichid "mobil" ca apa, molecula se va schimba cu 3 # 197; pentru timpul necesar unei molecule de gaze pentru o alergare de 700 # 197;
Forțele de interacțiune dintre molecule cu mișcarea lor termică în substanțe solide sunt îndreptate cu fermitate. În materie solidă, moleculele sunt aproape întotdeauna într-o poziție neschimbată. Mișcarea termică afectează numai faptul că moleculele continuă să oscileze în apropierea pozițiilor de echilibru. Absența mișcărilor sistematice ale moleculelor este motivul pentru ceea ce numim duritate. Într-adevăr, dacă moleculele nu-și schimbă vecinii, atunci părțile separate ale corpului rămân neschimbate.
Trimiteți-le prietenilor: