Движение молекул в газах, жидкостях и твёрдых телах
Молекулярно-кинетическая теория
даёт объяснение тому, что все вещества могут находиться в трёх агрегатных состояниях:
в твёрдом, жидком и газообразном. Например, лёд, вода и водяной пар. Часто плазму считают
четвёртым состоянием вещества.
Агрегатные состояния вещества (от латинского aggrego – присоединяю,
связываю) – состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются
изменением его физических свойств. В этом и заключается изменение агрегатных состояний вещества.
Во всех трёх состояниях молекулы одного и того же вещества ничем не отличаются друг от друга,
меняется только их расположение, характер теплового движения и
силы межмолекулярного взаимодействия.
Движение молекул в газах
В газах обычно расстояние между молекулами и атомами значительно больше размеров молекул, а
силы притяжения
очень малы. Поэтому газы не имеют собственной формы и постоянного объёма. Газы легко сжимаются,
потому что силы отталкивания на больших расстояниях также малы. Газы обладают свойством
неограниченно расширяться, заполняя весь предоставленный им объём. Молекулы газа движутся с
очень большими скоростями, сталкиваются между собой, отскакивают друг от друга в разные стороны.
Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.
Движение молекул в жидкостях
В жидкостях молекулы не только колеблются около положения равновесия, но и совершают
перескоки из одного положения равновесия в соседнее. Эти перескоки происходят периодически.
Временной отрезок между такими перескоками получил название
среднее время оседлой жизни (или среднее время релаксации)
и обозначается буквой ?. Иными словами, время релаксации – это время колебаний около одного
определённого положения равновесия. При комнатной температуре это время составляет в среднем
10-11 с. Время одного колебания составляет 10-12…10-13 с.
Время оседлой жизни уменьшается с повышением температуры. Расстояние между молекулами
жидкости меньше размеров молекул, частицы расположены близко друг к другу, а
межмолекулярное притяжение
велико. Тем не менее, расположение молекул жидкости не является строго упорядоченным
по всему объёму.
Жидкости, как и твёрдые тела, сохраняют свой объём, но не имеют собственной формы.
Поэтому они принимают форму сосуда, в котором находятся. Жидкость обладает таким свойством,
как текучесть. Благодаря этому свойству жидкость не сопротивляется
изменению формы, мало сжимается, а её физические свойства одинаковы по всем направлениям
внутри жидкости (изотропия жидкостей). Впервые характер молекулярного движения в жидкостях
установил советский физик Яков Ильич Френкель (1894 – 1952).
Движение молекул в твёрдых телах
Молекулы и атомы твёрдого тела расположены в определённом порядке и образуют
кристаллическую решётку. Такие твёрдые вещества называют кристаллическими.
Атомы совершают колебательные движения около положения равновесия, а притяжение между
ними очень велико. Поэтому твёрдые тела в обычных условиях сохраняют объём и имеют
собственную форму.