Kolejność cząsteczek w ciele stałym. Ruch cząsteczek w ciałach stałych

Cząsteczki i atomy ciała stałego są ułożone w określonej kolejności i formie sieci krystalicznej. Takie ciała stałe nazywane są krystalicznymi. Atomy wykonują ruchy wibracyjne wokół położenia równowagi, a przyciąganie między nimi jest bardzo silne. Dlatego ciała stałe w normalnych warunkach zachowują swoją objętość i mają swój własny kształt.

Równowaga termiczna to stan układu termodynamicznego, w który samoistnie przechodzi po dostatecznie długim czasie w warunkach izolacji od otoczenia.

Temperatura jest wielkością fizyczną charakteryzującą średnią energię kinetyczną cząstek układu makroskopowego w stanie równowagi termodynamicznej. W stanie równowagi temperatura ma tę samą wartość dla wszystkich makroskopowych części układu.

Stopień Celsjusza(Przeznaczenie: °C) jest szeroko stosowaną jednostką temperatury, stosowaną w Międzynarodowym Układzie Jednostek (SI) wraz z kelwinem.

Rtęciowy termometr medyczny

Termometr mechaniczny

Stopień Celsjusza został nazwany na cześć szwedzkiego naukowca Andersa Celsjusza, który w 1742 roku zaproponował nową skalę pomiaru temperatury. Za temperaturę topnienia lodu przyjęto zero w skali Celsjusza, a temperaturę wrzenia wody pod standardowym ciśnieniem atmosferycznym za 100°. (Początkowo Celsjusz przyjmował temperaturę topnienia lodu jako 100°, a temperaturę wrzenia wody jako 0°. Dopiero później współczesny mu Karol Linneusz „przekręcił” tę skalę). Skala ta jest liniowa w zakresie 0-100°, a także przebiega liniowo w obszarze poniżej 0° i powyżej 100°. Liniowość jest głównym problemem w dokładnych pomiarach temperatury. Dość wspomnieć, że klasycznego termometru napełnionego wodą nie da się oznaczyć dla temperatur poniżej 4 stopni Celsjusza, gdyż w tym zakresie woda zaczyna ponownie się rozszerzać.

Oryginalna definicja stopni Celsjusza zależała od definicji standardowego ciśnienia atmosferycznego, ponieważ zarówno temperatura wrzenia wody, jak i temperatura topnienia lodu zależą od ciśnienia. Nie jest to zbyt wygodne w przypadku standaryzacji jednostki miary. Dlatego po przyjęciu Kelvina K jako podstawowej jednostki temperatury dokonano rewizji definicji stopnia Celsjusza.

Według współczesnej definicji stopień Celsjusza jest równy jednemu kelwinowi K, a zero skali Celsjusza jest ustawione w taki sposób, że temperatura punktu potrójnego wody wynosi 0,01 °C. W rezultacie skale Celsjusza i Kelvina zostają przesunięte o 273,15:

26)Gaz doskonały- model matematyczny gazu, w którym zakłada się, że potencjalną energię oddziaływania cząsteczek można pominąć w porównaniu z ich energią kinetyczną. Pomiędzy cząsteczkami nie ma sił przyciągania ani odpychania, zderzenia cząstek ze sobą i ze ściankami naczynia są całkowicie sprężyste, a czas oddziaływania między cząsteczkami jest znikomy w porównaniu ze średnim czasem między zderzeniami.

, Gdzie k jest stałą Boltzmanna (stosunek uniwersalnej stałej gazowej R do liczby Avogadro NIE), I- liczbę stopni swobody cząsteczek (w większości problemów dotyczących gazów doskonałych, gdzie zakłada się, że cząsteczki są kulami o małym promieniu, których fizycznym odpowiednikiem mogą być gazy obojętne), oraz T- temperatura absolutna.

Podstawowe równanie MKT łączy parametry makroskopowe (ciśnienie, objętość, temperatura) układu gazowego z parametrami mikroskopowymi (masa cząsteczek, średnia prędkość ich ruchu).

Fizyka. Cząsteczki. Układ cząsteczek w odległościach gazowych, ciekłych i stałych.

W stanie gazowym cząsteczki nie są ze sobą połączone i znajdują się w dużej odległości od siebie. Ruch Browna. Gaz można stosunkowo łatwo sprężyć.
W cieczy cząsteczki znajdują się blisko siebie i razem wibrują. Prawie niemożliwe do skompresowania.
W ciele stałym cząsteczki są ułożone w ściśle określonej kolejności (w sieciach krystalicznych) i nie ma ruchu molekularnego. Nie można skompresować.
Budowa materii i początki chemii:
http://samlib.ru/a/anemow_e_m/aa0.shtml
(bez rejestracji i wiadomości SMS, w wygodnym formacie tekstowym: możesz użyć Ctrl+C)
Nie sposób zgodzić się z twierdzeniem, że w stanie stałym cząsteczki się nie poruszają.
Ruch cząsteczek w gazach

W gazach odległość między cząsteczkami i atomami jest zwykle znacznie większa niż wielkość cząsteczek, a siły przyciągania są bardzo małe. Dlatego gazy nie mają własnego kształtu i stałej objętości. Gazy można łatwo sprężyć, ponieważ siły odpychania na dużych odległościach są również małe. Gazy mają właściwość rozszerzania się w nieskończoność, wypełniając całą dostarczoną im objętość. Cząsteczki gazu poruszają się z bardzo dużą prędkością, zderzają się ze sobą i odbijają się w różnych kierunkach. Liczne uderzenia cząsteczek w ścianki naczynia powodują powstanie ciśnienia gazu.

Ruch cząsteczek w cieczach

W cieczach cząsteczki nie tylko oscylują wokół położenia równowagi, ale także wykonują skoki z jednego położenia równowagi do drugiego. Skoki te występują okresowo. Okres pomiędzy takimi skokami nazywany jest średnim czasem siedzącego trybu życia (lub średnim czasem relaksu) i jest oznaczony literą ?. Innymi słowy, czas relaksacji to czas oscylacji wokół jednego określonego położenia równowagi. W temperaturze pokojowej czas ten wynosi średnio 10-11 sekund. Czas jednego oscylacji wynosi 10-1210-13 s.

Wraz ze wzrostem temperatury skraca się czas siedzącego trybu życia. Odległość między cząsteczkami cieczy jest mniejsza niż wielkość cząsteczek, cząstki znajdują się blisko siebie, a przyciąganie międzycząsteczkowe jest silne. Jednakże rozmieszczenie cząsteczek cieczy nie jest ściśle uporządkowane w całej objętości.

Ciecze, podobnie jak ciała stałe, zachowują swoją objętość, ale nie mają własnego kształtu. Dlatego przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują. Ciecz ma właściwość płynności. Dzięki tej właściwości ciecz nie opiera się zmianie kształtu, jest lekko ściśnięta, a jej właściwości fizyczne są takie same we wszystkich kierunkach wewnątrz cieczy (izotropia cieczy). Naturę ruchu cząsteczek w cieczach po raz pierwszy ustalił radziecki fizyk Jakow Iljicz Frenkel (1894-1952).

Ruch cząsteczek w ciałach stałych

Cząsteczki i atomy ciała stałego są ułożone w określonej kolejności i tworzą sieć krystaliczną. Takie ciała stałe nazywane są krystalicznymi. Atomy wykonują ruchy wibracyjne wokół położenia równowagi, a przyciąganie między nimi jest bardzo silne. Dlatego ciała stałe w normalnych warunkach zachowują swoją objętość i mają swój własny kształt.
W gazie - poruszają się losowo, włączają się
W płynie - poruszaj się zgodnie ze sobą
W ciałach stałych nie poruszają się.

W gazach odległość między cząsteczkami i atomami jest zwykle znacznie większa niż wielkość cząsteczek, ale bardzo mała. Dlatego gazy nie mają własnego kształtu i stałej objętości. Gazy można łatwo sprężyć, ponieważ siły odpychania na dużych odległościach są również małe. Gazy mają właściwość rozszerzania się w nieskończoność, wypełniając całą dostarczoną im objętość. Cząsteczki gazu poruszają się z bardzo dużą prędkością, zderzają się ze sobą i odbijają się w różnych kierunkach. Powstają liczne uderzenia cząsteczek w ścianki naczynia ciśnienie gazu.

Ruch cząsteczek w cieczach

W cieczach cząsteczki nie tylko oscylują wokół położenia równowagi, ale także wykonują skoki z jednego położenia równowagi do drugiego. Skoki te występują okresowo. Nazywa się odstęp czasu między takimi skokami średni czas życia osiadłego(Lub średni czas relaksu) i jest oznaczony literą τ. Innymi słowy, czas relaksacji to czas oscylacji wokół jednego określonego położenia równowagi. W temperaturze pokojowej czas ten wynosi średnio 10 -11 s. Czas jednej oscylacji wynosi 10 -12 ... 10 -13 s.

Wraz ze wzrostem temperatury skraca się czas siedzącego trybu życia. Odległość między cząsteczkami cieczy jest mniejsza niż wielkość cząsteczek, cząstki znajdują się blisko siebie i są duże. Jednakże rozmieszczenie cząsteczek cieczy nie jest ściśle uporządkowane w całej objętości.

Ciecze, podobnie jak ciała stałe, zachowują swoją objętość, ale nie mają własnego kształtu. Dlatego przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują. Płyn ma następujące właściwości: płynność. Dzięki tej właściwości ciecz nie opiera się zmianie kształtu, jest lekko ściśnięta, a jej właściwości fizyczne są takie same we wszystkich kierunkach wewnątrz cieczy (izotropia cieczy). Naturę ruchu cząsteczek w cieczach po raz pierwszy ustalił radziecki fizyk Jakow Iljicz Frenkel (1894–1952).

Ruch cząsteczek w ciałach stałych

Budowa gazów, cieczy i ciał stałych.

Podstawowe zasady teorii kinetyki molekularnej:

Wszystkie substancje składają się z cząsteczek, a cząsteczki składają się z atomów,

atomy i cząsteczki są w ciągłym ruchu,

Pomiędzy cząsteczkami występują siły przyciągania i odpychania.

W gazy cząsteczki poruszają się chaotycznie, odległości między cząsteczkami są duże, siły molekularne małe, gaz zajmuje całą zapewnioną mu objętość.

W płyny cząsteczki ułożone są w sposób uporządkowany tylko na małych odległościach, a przy dużych odległościach porządek (symetria) układu zostaje naruszony – „porządek krótkiego zasięgu”. Siły przyciągania molekularnego utrzymują cząsteczki blisko siebie. Ruch cząsteczek to „przeskakiwanie” z jednej stabilnej pozycji do drugiej (zwykle w obrębie jednej warstwy). Ten ruch wyjaśnia płynność cieczy. Ciecz nie ma kształtu, ale ma objętość.

Ciała stałe to substancje zachowujące swój kształt, podzielone na krystaliczne i amorficzne. Krystaliczne ciała stałe ciała posiadają sieć krystaliczną, w węzłach której mogą znajdować się jony, cząsteczki lub atomy. Oscylują one względem stabilnych położeń równowagi. Sieci krystaliczne mają w całej objętości regularną strukturę – „porządek dalekiego zasięgu”.

Ciała amorficzne zachowują swój kształt, ale nie mają sieci krystalicznej i w rezultacie nie mają wyraźnej temperatury topnienia. Nazywa się je zamrożonymi cieczami, ponieważ podobnie jak ciecze mają porządek molekularny „krótkiego zasięgu”.

Siły oddziaływania molekularnego

Wszystkie cząsteczki substancji oddziałują ze sobą poprzez siły przyciągania i odpychania. Dowody interakcji cząsteczek: zjawisko zwilżania, odporność na ściskanie i rozciąganie, niska ściśliwość ciał stałych i gazów itp. Przyczyną interakcji cząsteczek są oddziaływania elektromagnetyczne naładowanych cząstek w substancji. Jak to wyjaśnić? Atom składa się z dodatnio naładowanego jądra i ujemnie naładowanej powłoki elektronowej. Ładunek jądra jest równy całkowitemu ładunkowi wszystkich elektronów, zatem atom jako całość jest elektrycznie obojętny. Cząsteczka składająca się z jednego lub więcej atomów jest również elektrycznie obojętna. Rozważmy interakcję między cząsteczkami na przykładzie dwóch stacjonarnych cząsteczek. Siły grawitacyjne i elektromagnetyczne mogą istnieć pomiędzy ciałami w przyrodzie. Ponieważ masy cząsteczek są niezwykle małe, można zignorować znikome siły oddziaływania grawitacyjnego między cząsteczkami. Na bardzo dużych odległościach nie ma również oddziaływania elektromagnetycznego pomiędzy cząsteczkami. Ale w miarę zmniejszania się odległości między cząsteczkami cząsteczki zaczynają się orientować w taki sposób, że ich boki zwrócone do siebie będą miały ładunki o różnych znakach (ogólnie cząsteczki pozostają obojętne), a między cząsteczkami powstają siły przyciągające. Przy jeszcze większym spadku odległości między cząsteczkami siły odpychające powstają w wyniku oddziaływania ujemnie naładowanych powłok elektronowych atomów cząsteczek. W rezultacie na cząsteczkę działa suma sił przyciągania i odpychania. Na dużych dystansach dominuje siła przyciągania (w odległości 2-3 średnic cząsteczki przyciąganie jest maksymalne), na małych dystansach dominuje siła odpychania. Istnieje odległość między cząsteczkami, przy której siły przyciągające zrównują się z siłami odpychającymi. To położenie cząsteczek nazywa się pozycją stabilnej równowagi. Cząsteczki znajdujące się w pewnej odległości od siebie i połączone siłami elektromagnetycznymi mają energię potencjalną. W stabilnej pozycji równowagi energia potencjalna cząsteczek jest minimalna. W substancji każda cząsteczka oddziałuje jednocześnie z wieloma sąsiednimi cząsteczkami, co wpływa również na wartość minimalnej energii potencjalnej cząsteczek. Ponadto wszystkie cząsteczki substancji są w ciągłym ruchu, tj. mają energię kinetyczną. Zatem strukturę substancji i jej właściwości (ciała stałe, ciekłe i gazowe) określa zależność między minimalną energią potencjalną oddziaływania cząsteczek a rezerwą energii kinetycznej ruchu termicznego cząsteczek.

Budowa i właściwości ciał stałych, ciekłych i gazowych

Strukturę ciał wyjaśnia wzajemne oddziaływanie cząstek ciała i charakter ich ruchu termicznego.

Solidny

Ciała stałe mają stały kształt i objętość i są praktycznie nieściśliwe. Minimalna energia potencjalna oddziaływania cząsteczek jest większa niż energia kinetyczna cząsteczek. Silne oddziaływanie cząstek. Ruch termiczny cząsteczek w ciele stałym wyraża się jedynie drganiami cząstek (atomów, cząsteczek) wokół stabilnego położenia równowagi.

Ze względu na duże siły przyciągania cząsteczki praktycznie nie mogą zmienić swojego położenia w materii, co wyjaśnia niezmienność objętości i kształtu ciał stałych. Większość ciał stałych ma przestrzennie uporządkowany układ cząstek, które tworzą regularną sieć krystaliczną. Cząsteczki materii (atomy, cząsteczki, jony) zlokalizowane są w wierzchołkach – węzłach sieci krystalicznej. Węzły sieci krystalicznej pokrywają się z położeniem stabilnej równowagi cząstek. Takie ciała stałe nazywane są krystalicznymi.

Płyn

Ciecze mają określoną objętość, ale nie mają własnego kształtu; przyjmują kształt naczynia, w którym się znajdują. Minimalna energia potencjalna interakcji między cząsteczkami jest porównywalna z energią kinetyczną cząsteczek. Słabe oddziaływanie cząstek. Ruch termiczny cząsteczek w cieczy wyraża się drganiami wokół stabilnej pozycji równowagi w objętości dostarczanej cząsteczce przez sąsiadów. Cząsteczki nie mogą swobodnie poruszać się po całej objętości substancji, ale możliwe jest przejście cząsteczek do sąsiednich miejsc. Wyjaśnia to płynność cieczy i zdolność do zmiany jej kształtu.

W cieczach cząsteczki są dość mocno powiązane ze sobą siłami przyciągania, co wyjaśnia niezmienność objętości cieczy. W cieczy odległość między cząsteczkami jest w przybliżeniu równa średnicy cząsteczki. Kiedy odległość między cząsteczkami maleje (ściskanie cieczy), siły odpychania gwałtownie rosną, w związku z czym ciecze stają się nieściśliwe. Pod względem budowy i charakteru ruchu termicznego ciecze zajmują pozycję pośrednią pomiędzy ciałami stałymi i gazami. Chociaż różnica między cieczą a gazem jest znacznie większa niż między cieczą a ciałem stałym. Na przykład podczas topienia lub krystalizacji objętość ciała zmienia się wielokrotnie mniej niż podczas parowania lub kondensacji.

Gazy nie mają stałej objętości i zajmują całą objętość naczynia, w którym się znajdują. Minimalna energia potencjalna interakcji między cząsteczkami jest mniejsza niż energia kinetyczna cząsteczek. Cząsteczki materii praktycznie nie oddziałują. Gazy charakteryzują się całkowitym zaburzeniem układu i ruchu cząsteczek.

Odległość między cząsteczkami gazu jest wielokrotnie większa niż wielkość cząsteczek. Małe siły przyciągania nie są w stanie utrzymać cząsteczek blisko siebie, więc gazy mogą rozszerzać się bez ograniczeń. Gazy łatwo ulegają kompresji pod wpływem ciśnienia zewnętrznego, ponieważ odległości między cząsteczkami są duże, a siły oddziaływania są znikome. Ciśnienie gazu na ściankach pojemnika powstaje w wyniku uderzeń poruszających się cząsteczek gazu.

W gazach odległość między cząsteczkami i atomami jest zwykle znacznie większa niż wielkość cząsteczek, a siły przyciągania są bardzo małe. Dlatego gazy nie mają własnego kształtu i stałej objętości. Gazy można łatwo sprężyć, ponieważ siły odpychania na dużych odległościach są również małe. Gazy mają właściwość rozszerzania się w nieskończoność, wypełniając całą dostarczoną im objętość. Cząsteczki gazu poruszają się z bardzo dużą prędkością, zderzają się ze sobą i odbijają się w różnych kierunkach. Powstają liczne uderzenia cząsteczek w ścianki naczynia ciśnienie gazu.

Ruch cząsteczek w cieczach

W cieczach cząsteczki nie tylko oscylują wokół położenia równowagi, ale także wykonują skoki z jednego położenia równowagi do drugiego. Skoki te występują okresowo. Nazywa się odstęp czasu między takimi skokami średni czas życia osiadłego(Lub średni czas relaksu) i jest oznaczony literą ?. Innymi słowy, czas relaksacji to czas oscylacji wokół jednego określonego położenia równowagi. W temperaturze pokojowej czas ten wynosi średnio 10 -11 s. Czas jednej oscylacji wynosi 10 -12 ... 10 -13 s.

Wraz ze wzrostem temperatury skraca się czas siedzącego trybu życia. Odległość między cząsteczkami cieczy jest mniejsza niż wielkość cząsteczek, cząstki znajdują się blisko siebie, a przyciąganie międzycząsteczkowe jest silne. Jednakże rozmieszczenie cząsteczek cieczy nie jest ściśle uporządkowane w całej objętości.