Агрегатное состояние вещества

Получим выражение для взаимной потенциальной энергии П двух молекул газа. Воспользуемся связью между работой и потенциальной энергией. Элементарная работа, совершаемая результирующей силой межмолекулярного взаимодействия при увеличении расстояния между молекулами на

(28.1)

равна убыли потенциальной энергии молекул:

от

(28.2)

(см § 27).

Интегрируя выражение (28.2) по до , имеем

Полагая окончательно получаем

(28.3)

где и

Выражение (28.3) называют формулой Леннарда – Джонса. Изобразим зависимость (28.3) П от графически (рис. 28.1).

Рис. 28.1

Из рис. 28.1 видно, что при взаимная потенциальная энергия молекул минимальна. Расстояние соответствует равновесному расстоянию между молекулами при отсутствии теплового движения.

Зависимость П(r), изображенная на рис. 28.1, аналогична для молекул жидкостей и твердых тел. Глубина потенциальной ямы П_min определяет величину работы, которую нужно совершить против сил притяжения для того, чтобы молекулы, находящиеся в состоянии равновесия, развести на бесконечно большое расстояние.

Агрегатное состояние вещества зависит от соотношения между П_min и кинетической энергией теплового движения молекул, имеющей порядок :

1) если мало, то молекулы располагаются в определенном порядке — твердое тело;

2) если велико, то тепловое движение препятствует сближению молекул, приводящему к образованию устойчивых структур, — газ;

3) при молекулы перемещаются, но расстояние между ними мало отличается от — жидкость.

Следовательно, в зависимости от температуры вещество может находиться в различных агрегатных состояниях.

Поиск по сайту: