РУХ МОЛЕКУЛ

Молекулярна теорія речовини виходить з положення про безперервне хаотичному русі молекул. Причому характер руху молекул визначається значеннями сил, що діють між молекулами. Так, в звичайних газах (не сильно стиснутих) між молекулами практично відсутні сили взаємного тяжіння, тому молекули газу рухаються прямолінійно, одночасно стикаючись один з одним і зі стінками посудини.

В результаті зіткнення напрямок і значення модуля швидкості молекул змінюється хаотично. При величезній кількості молекул ні один із напрямів руху молекул не є кращим, всі вони в рівній мірі можливі.

Причому випадковий характер зіткнень (одні молекули відчувають лобове зіткнення, інші - «побіжно») призводить до самим різним значенням модуля швидкості, які утворюють безперервний ряд чисел, починаючи від нуля до самих найбільших значень.

Розрахунки показують, що частка молекул, як з малими, так і з величезними значеннями швидкості мала. Більшість молекул рухається зі швидкостями, порівняно мало відрізняються від середнього значення модуля швидкості хаотичного руху молекул.

З ростом температури частка повільних молекул скорочується, частка швидких молекул зростає, а середнє значення модуля швидкості хаотичного руху молекули підвищується.

Зауваження. При вказівці швидкості хаотичного руху молекули мається на увазі середнє значення швидкості цього руху.

Якщо можна було б простежити за рухом молекули газу, то траєкторія її представляла б собою своєрідну зигзагоподібну лінію (рис. 2).

Прямолінійний відрізок цієї траєкторії відповідає рівномірному руху молекули між двома її послідовними зіткненнями з іншими молекулами. Довжина такого відрізка називається довжиною вільного пробігу.

При характеристиці руху молекул мається на увазі середнє значення довжини вільного пробігу, яке зростає зі зменшенням щільності газу.

Мал. 2

Характер руху молекул в різних тілах залежить від значення сил взаємодії між ними. У твердих тілах молекули, атоми чи іони здійснюють хаотичні коливання щодо вузлів кристалічної решітки, які є їх рівноважним положеннями.

Хаотичність руху структурних частинок проявляється в тому, що напрямок руху змінюється при коливанні абсолютно непередбачувано, як і амплітуда коливання.

З підвищенням температури інтенсивність хаотичних коливань, яка визначається амплітудою, і частота коливань зростають. При взаємодії один з одним окремі молекули можуть отримати надлишок енергії і тому здатні залишати рівноважний стан, що призводить до переміщення частинок, тобто до їх поступального руху. Саме цим пояснюється дифузія в твердих тілах, що знаходяться в зіткненні один з одним тривалий час.

У рідинах сили тяжіння молекул набагато більше, ніж сили тяжіння між молекулами газу. За теорією Я.І. Френкеля в рідини кожна молекула коливається протягом певного проміжку часу біля свого положення рівноваги. Причому в найближчому її оточенні інші молекули розташовуються в певній послідовності, що нагадує розташування частинок в кристалічній решітці. Однак на відміну від кристалічної решітки цей порядок є «ближнім», тобто він має місце тільки в обмеженому мікрооб'емс, а не по всьому об'єму рідини. У сусідньому мікрообсязі спостерігається вже інше впорядковане розташування молекул.

Після закінчення певного проміжку часу молекула, отримавши запас енергії від сусідніх, взаємодіючих з нею молекул, здійснює стрибок, залишає своє місце і переміщається на відстань близько розміру самої молекули. Таким чином, молекула в рідини деякий час знаходиться в «осілого» стані (вираз Френкеля), повільно переміщаючись хаотично всередині рідини.

Оскільки інтенсивність хаотичного руху молекул у всіх тілах пов'язана з температурою, то хаотичний рух часто називають також тепловим рухом молекул. З підвищенням температури тіла швидкість теплового руху молекул зростає, а при зниженні температури - зменшується.

Історична довідка. Френель Яків Ілліч (1894-1952) - радянський фізик-теоретик. Основні роботи відносяться до фізики твердого тіла, магнетизму, фізики рідин. Фізики атомного ядра. Ввів уявлення про колебательно-поступальному русі молекул в рідинах і побудував кінетичну теорію рідин. Розвинув молекулярну теорію плинності твердих тіл, теорію дифузії і в'язкості.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >