Помощь изменения агрегатных состояний вещества на основании атомно-молекулярного учения

Молекулярно — кинетическая теория строения вещества — одно из величайших достижений физической науки — основана на трех утверждениях:

1) любое вещество состоит из частиц — молекул или атомов;

2) частицы совершают беспорядочное тепловое движение;

3) частицы взаимодействуют друг с другом.

Эта теория позволяет понять множество самых разных явлений, в том числе факт существования вещества в трех агрегатных состояниях. Почему же совокупности совершенно одинаковых частиц, например молекул воды, могут образовать такие настолько не похожи друг на друга тела, как лед, вода, водяной пар? «Виновным» в этом есть третье из перечисленных выше утверждений, лежащих в основе МКТ, — утверждение о том, что между молекулами действуют силы. Однако существование различных агрегатных состояний удобнее объяснять, пользуясь не » силовой «, а » энергетической» языке.

Тепловое движение молекул характеризуется их средней кинетической энергией. Она, как известно, определяет температуру тел. Если бы молекулы имели только кинетическую энергию, они разлетелись бы во всех направлениях (движение молекул хаотический!) И вещество заняла бы весь доступный ей объем. Единственным возможным состоянием вещества был бы газообразное состояние.

Взаимодействие молекул характеризуется потенциальной энергией. Она зависит от расстояния между молекулами. Если бы молекулы имели только потенциальную энергию, они заняли бы относительно друг друга такие положения, чтобы сумма сил, действующих на каждую молекулу со стороны ее соседей, равнялась бы нулю. При этом потенциальная энергия взаимодействия молекул была бы минимальной. Единственным возможным состоянием вещества был бы твердое состояние.

Но молекулы движутся и взаимодействуют одновременно, следовательно, они обладают и кинетической и потенциальной энергией. Поэтому или быть телу твердым, жидким или газообразным, зависит от соотношения обоих видов энергии. А изменение этого соотношения и приводит к переходу вещества из одного состояния в другое.

1. Твердый состояние — это состояние, в котором абсолютное значение потенциальной энергии Еп взаимодействия молекул чрезвычайно большое по сравнению с кинетической Ек.

Как изменить это соотношение? Например, нагревая твердое тело. При нагревании увеличивается кинетическая энергия частиц тела, а их потенциальная энергия при этом практически не меняется. Таким образом, можно добиться того, чтобы кинетическая энергия стала примерно равной потенциальной.

2. Тогда и произойдет переход из твердого состояния в жидкое, для которого характерна приведена равенство.

В этом состоянии абсолютное значение потенциальной энергии еще достаточно велико, чтобы молекулы не могли разлететься друг от друга, а кинетическая энергия уже достаточно большая, чтобы молекулы приобрели определенную подвижности, т.е. возможности перемещаться внутри объема. Жидкость сохраняет свой объем, но становится текучим и поэтому сохраняет свою форму.

3. Продолжаем нагревать жидкость. Кинетическая энергия молекул будет расти и в какой-то момент превзойдет потенциальную энергию их взаимодействия настолько, что ею можно будет пренебречь.

Загрузка...
Мы в Google+