Vzdialenosť medzi molekulami. Predmet. Vlastnosti plynov. Ideálny plyn. Čo sú kryštály

1. Štruktúra plynných, kvapalných a pevných telies

Molekulárna kinetická teória umožňuje pochopiť, prečo môže byť látka v plynnom, kvapalnom a pevnom stave.
Plyny. V plynoch je vzdialenosť medzi atómami alebo molekulami v priemere mnohonásobná viac veľkostí samotné molekuly ( obr.8.5). Napríklad kedy atmosferický tlak objem nádoby je desaťtisíckrát väčší ako objem molekúl v nej obsiahnutých.

Plyny sa ľahko stláčajú, pričom priemerná vzdialenosť medzi molekulami klesá, ale tvar molekuly sa nemení ( obr.8.6).

Molekuly s obrovskou rýchlosťou - stovky metrov za sekundu - sa pohybujú vo vesmíre. Pri zrážke sa od seba odrazia rôznymi smermi ako biliardové gule. Slabé príťažlivé sily molekúl plynu ich nedokážu udržať blízko seba. Preto plyny môžu neobmedzene expandovať. Nezachovávajú si tvar ani objem.
Početné dopady molekúl na steny nádoby vytvárajú tlak plynu.

Kvapaliny. Molekuly kvapaliny sú umiestnené takmer blízko seba ( obr.8.7), takže molekula kvapaliny sa správa inak ako molekula plynu. V kvapalinách existuje takzvané usporiadanie s krátkym dosahom, t. j. usporiadané usporiadanie molekúl je zachované vo vzdialenostiach rovných niekoľkým priemerom molekúl. Molekula osciluje okolo svojej rovnovážnej polohy a zráža sa so susednými molekulami. Len z času na čas urobí ďalší „skok“, upadne do novej rovnovážnej polohy. V tejto rovnovážnej polohe sa odpudivá sila rovná príťažlivej sile, t.j. celková interakčná sila molekuly je nulová. Čas usadený život molekuly vody, t.j. doba jej oscilácií okolo jednej konkrétnej rovnovážnej polohy pri izbovej teplote je v priemere 10 -11 s. Čas jedného kmitu je oveľa kratší (10 -12 -10 -13 s). So stúpajúcou teplotou sa skracuje doba usadzovania molekúl.

Povaha molekulárneho pohybu v kvapalinách, ktorú prvýkrát stanovil sovietsky fyzik Ya.I. Frenkel, umožňuje pochopiť základné vlastnosti kvapalín.
Molekuly kvapaliny sú umiestnené priamo vedľa seba. S poklesom objemu sa odpudivé sily stávajú veľmi veľkými. Toto vysvetľuje nízka stlačiteľnosť kvapalín.
Ako je známe, kvapaliny sú tekuté, t.j. nezachovávajú si svoj tvar. Dá sa to vysvetliť takto. Vonkajšia sila výrazne nemení počet molekulárnych skokov za sekundu. Ale skoky molekúl z jednej ustálenej polohy do druhej sa vyskytujú prevažne v smere pôsobenia vonkajšia sila (obr.8.8). Preto kvapalina tečie a má formu nádoby.

Pevné látky. Atómy alebo molekuly pevných látok, na rozdiel od atómov a molekúl kvapalín, vibrujú okolo určitých rovnovážnych polôh. Z tohto dôvodu pevné látky zachovať nielen objem, ale aj tvar. Potenciálna energia interakcie molekúl pevných telies je oveľa väčšia ako ich kinetická energia.
Existuje ďalší dôležitý rozdiel medzi kvapalinami a pevnými látkami. Kvapalina sa dá prirovnať k davu ľudí, kde sa jednotliví jednotlivci nepokojne tlačia na svoje miesto a pevné telo je ako štíhla kohorta tých istých jednotlivcov, ktorí síce nestoja v pozore, ale v priemere medzi sebou udržiavajú určité vzdialenosti. . Ak spojíme stredy rovnovážnych polôh atómov alebo iónov tuhého telesa, tak dostaneme správnu priestorovú mriežku, tzv. kryštalický.
Obrázky 8.9 a 8.10 zobrazujú kryštálové mriežky kuchynskej soli a diamantu. Vnútorný poriadok v usporiadaní atómov kryštálov vedie k pravidelným vonkajším geometrickým tvarom.

Obrázok 8.11 ukazuje jakutské diamanty.

Pre plyn je vzdialenosť l medzi molekulami oveľa väčšia ako rozmery molekúl r 0: l>>r 0 .
Kvapaliny a tuhé látky majú l≈r 0 . Molekuly kvapaliny sú usporiadané neusporiadane a z času na čas preskakujú z jednej ustálenej polohy do druhej.
V kryštalických tuhých látkach sú molekuly (alebo atómy) usporiadané striktne usporiadaným spôsobom.

2. Ideálny plyn v teórii molekulovej kinetiky

Štúdium akéhokoľvek odboru fyziky začína vždy predstavením určitého modelu, v rámci ktorého sa štúdium v ​​budúcnosti realizuje. Napríklad, keď sme študovali kinematiku, model telesa bol hmotný bod atď. Ako ste možno uhádli, model nikdy nebude zodpovedať skutočným procesom, ktoré prebiehajú, ale často sa k tejto zhode veľmi približuje.

Molekulárna fyzika a najmä MKT nie je výnimkou. Problémom opisu modelu pracovali mnohí vedci už od 18. storočia: M. Lomonosov, D. Joule, R. Clausius (obr. 1). Ten v skutočnosti predstavil model ideálneho plynu v roku 1857. Kvalitatívne vysvetlenie základných vlastností hmoty na základe molekulárnej kinetickej teórie nie je zvlášť náročné. Teória, ktorá stanovuje kvantitatívne vzťahy medzi experimentálne nameranými veličinami (tlak, teplota atď.) a vlastnosťami samotných molekúl, ich počtom a rýchlosťou pohybu, je však veľmi zložitá. V plyne pri bežných tlakoch je vzdialenosť medzi molekulami mnohonásobne väčšia ako ich veľkosť. V tomto prípade sú interakčné sily molekúl zanedbateľné a kinetická energia molekúl je oveľa väčšia ako potenciálna energia interakcie. Molekuly plynu si možno predstaviť ako hmotné body alebo veľmi malé pevné guľôčky. Namiesto skutočný plyn, medzi molekulami ktorých pôsobia komplexné interakčné sily, budeme uvažovať model je ideálny plyn.

Ideálny plyn– model plynu, v ktorom sú molekuly a atómy plynu reprezentované ako veľmi malé (miznúce veľkosti) elastické guľôčky, ktoré medzi sebou neinteragujú (bez priameho kontaktu), ale iba narážajú (pozri obr. 2).

Treba poznamenať, že riedený vodík (pri veľmi nízkom tlaku) takmer úplne vyhovuje modelu ideálneho plynu.

Ryža. 2.

Ideálny plyn je plyn, ktorého interakcia medzi molekulami je zanedbateľná. Prirodzene, keď sa molekuly ideálneho plynu zrazia, pôsobí na ne odpudivá sila. Keďže podľa modelu môžeme molekuly plynu považovať za hmotné body, zanedbávame veľkosti molekúl za predpokladu, že objem, ktorý zaberajú, je oveľa menší ako objem nádoby.
Pripomeňme, že vo fyzikálnom modeli sa berú do úvahy len tie vlastnosti reálneho systému, ktorých zohľadnenie je absolútne nevyhnutné na vysvetlenie študovaných vzorcov správania tohto systému. Žiadny model nedokáže sprostredkovať všetky vlastnosti systému. Teraz musíme vyriešiť pomerne úzky problém: vypočítať pomocou molekulárno-kinetickej teórie tlak ideálneho plynu na stenách nádoby. Pre tento problém sa ukazuje, že ideálny model plynu je celkom uspokojivý. Vedie k výsledkom, ktoré sú potvrdené skúsenosťami.

3. Tlak plynu v molekulárnej kinetickej teórii Nechajte plyn v uzavretej nádobe. Manometer ukazuje tlak plynu p0. Ako tento tlak vzniká?
Každá molekula plynu, ktorá narazí na stenu, na ňu krátkodobo pôsobí určitou silou. V dôsledku náhodných nárazov na stenu sa tlak s časom rýchlo mení, približne ako je znázornené na obrázku 8.12. Účinky spôsobené dopadmi jednotlivých molekúl sú však také slabé, že ich manometer nezaznamená. Tlakomer zaznamenáva časovo priemernú silu pôsobiacu na každú jednotkovú plochu povrchu svojho citlivého prvku - membrány. Napriek malým zmenám tlaku, priemerný tlak p0 v praxi sa to ukazuje ako celkom jednoznačná hodnota, pretože na stenu dochádza k mnohým nárazom a hmotnosti molekúl sú veľmi malé.

Ideálny plyn je modelom skutočného plynu. Podľa tohto modelu možno molekuly plynu považovať za hmotné body, ktorých interakcia nastáva až pri ich zrážke. Molekuly plynu narážajú na stenu a vyvíjajú na ňu tlak.

4. Mikro- a makroparametre plynu

Teraz môžeme začať popisovať parametre ideálneho plynu. Sú rozdelené do dvoch skupín:

Ideálne parametre plynu

To znamená, že mikroparametre opisujú stav jednej častice (mikrotelesa) a makroparametre opisujú stav celej plynovej časti (makrotelesa). Napíšme teraz vzťah spájajúci niektoré parametre s inými, alebo základnú rovnicu MKT:

Tu: - priemerná rýchlosť častíc;

Definícia. - koncentráciečastice plynu - počet častíc na jednotku objemu; ; jednotka - .

5. Stredná hodnota druhej mocniny rýchlosti molekúl

Na výpočet priemerného tlaku potrebujete poznať priemernú rýchlosť molekúl (presnejšie priemernú hodnotu štvorca rýchlosti). Toto nie je jednoduchá otázka. Ste zvyknutí na to, že každá častica má rýchlosť. Priemerná rýchlosť molekúl závisí od pohybu všetkých častíc.
Priemerné hodnoty. Od samého začiatku sa človek musí vzdať snahy sledovať pohyb všetkých molekúl, ktoré tvoria plyn. Je ich príliš veľa a pohybujú sa veľmi ťažko. Nepotrebujeme vedieť, ako sa každá molekula pohybuje. Musíme zistiť, k akému výsledku vedie pohyb všetkých molekúl plynu.
Povaha pohybu celého súboru molekúl plynu je známa zo skúseností. Molekuly sa podieľajú na náhodnom (tepelnom) pohybe. To znamená, že rýchlosť akejkoľvek molekuly môže byť buď veľmi veľká, alebo veľmi malá. Smer pohybu molekúl sa pri vzájomnej zrážke neustále mení.
Rýchlosti jednotlivých molekúl však môžu byť akékoľvek priemer hodnota modulu týchto rýchlostí je celkom istá. Podobne výška žiakov v triede nie je rovnaká, ale jej priemerná hodnota je určité číslo. Na zistenie tohto čísla je potrebné spočítať výšku jednotlivých žiakov a túto sumu vydeliť počtom žiakov.
Priemerná hodnota druhej mocniny rýchlosti. V budúcnosti budeme potrebovať priemernú hodnotu nie samotnej rýchlosti, ale druhej mocniny rýchlosti. Od tejto hodnoty závisí priemerná kinetická energia molekúl. A priemerná kinetická energia molekúl, ako čoskoro uvidíme, má veľký význam v celej molekulárno-kinetickej teórii.
Označme moduly rýchlosti jednotlivých molekúl plynu ako . Priemerná hodnota štvorca rýchlosti je určená nasledujúcim vzorcom:

Kde N je počet molekúl v plyne.
Ale druhá mocnina modulu ľubovoľného vektora sa rovná súčtuštvorce jeho priemetov na súradnicových osiach OH, OY, OZ. Preto

Priemerné hodnoty veličín možno určiť pomocou vzorcov podobných vzorcu (8.9). Medzi priemernou hodnotou a priemernými hodnotami druhých mocnín projekcií existuje rovnaký vzťah ako pomer (8.10):

V skutočnosti platí rovnosť (8.10) pre každú molekulu. Sčítanie takýchto rovníc pre jednotlivé molekuly a delenie oboch strán výslednej rovnice počtom molekúl N, dospejeme k vzorcu (8.11).
Pozor! Keďže smery troch osí Ó, OY A oz v dôsledku náhodného pohybu molekúl sú rovnaké, priemerné hodnoty štvorcov projekcií rýchlosti sa navzájom rovnajú:

Vidíte, z chaosu vyplýva určitá pravidelnosť. Vedel by si na to prísť sám?
Berúc do úvahy vzťah (8.12), dosadíme do vzorca (8.11) namiesto a . Potom pre strednú druhú mocninu projekcie rýchlosti dostaneme:

t.j. stredná druhá mocnina projekcie rýchlosti sa rovná 1/3 strednej druhej mocniny samotnej rýchlosti. Faktor 1/3 sa objavuje v dôsledku trojrozmernosti priestoru a teda existencie troch projekcií pre ľubovoľný vektor.
Rýchlosti molekúl sa menia náhodne, ale stredná druhá mocnina rýchlosti je dobre definovaná hodnota.

6. Základná rovnica molekulovo-kinetickej teórie
Pristúpime k odvodeniu základnej rovnice molekulovo-kinetickej teórie plynov. Táto rovnica stanovuje závislosť tlaku plynu od priemernej kinetickej energie jeho molekúl. Po odvodení tejto rovnice v XIX storočí. a experimentálnym dôkazom jej platnosti sa začal prudký rozvoj kvantitatívnej teórie, ktorý trvá dodnes.
Dôkaz takmer akéhokoľvek tvrdenia vo fyzike, odvodenie akejkoľvek rovnice môže byť vykonané s rôznym stupňom prísnosti a presvedčivosti: veľmi zjednodušene, viac či menej dôsledne alebo s úplnou prísnosťou, ktorú má moderná veda k dispozícii.
Dôkladné odvodenie rovnice molekulárno-kinetickej teórie plynov je pomerne komplikované. Preto sa obmedzujeme na veľmi zjednodušené, schematické odvodenie rovnice. Napriek všetkým zjednodušeniam bude výsledok správny.
Odvodenie hlavnej rovnice. Vypočítajte tlak plynu na stene CD plavidlo A B C D oblasť S, kolmo na súradnicovú os VÔL (obr.8.13).

Keď molekula narazí na stenu, zmení sa jej hybnosť: . Pretože modul rýchlosti molekúl sa pri náraze nemení, potom . Podľa druhého Newtonovho zákona sa zmena hybnosti molekuly rovná hybnosti sily pôsobiacej na ňu zo strany steny cievy a podľa tretieho Newtonovho zákona je hybnosť sily, ktorou molekula pôsobila. na stene je v absolútnej hodnote rovnaká. V dôsledku dopadu molekuly na stenu pôsobila sila, ktorej hybnosť sa rovná .

Molekuly sú veľmi malé, bežné molekuly nie je možné vidieť ani tým najvýkonnejším optickým mikroskopom - ale niektoré parametre molekúl sa dajú vypočítať celkom presne (hmotnosť), a niektoré len veľmi zhruba odhadnúť (veľkosti, rýchlosť) a bolo by je pekné pochopiť, čo je „veľkosť“, molekuly“ a o akej „molekulárnej rýchlosti“ hovoríme. Hmotnosť molekuly sa teda zistí ako „hmotnosť jedného mólu“ / „počet molekúl v móle“. Napríklad pre molekulu vody je m = 0,018/6 1023 = 3 10-26 kg (dá sa to vypočítať presnejšie – Avogadrove číslo je známe s dobrou presnosťou a molárna hmotnosť ktorejkoľvek molekuly sa dá ľahko nájsť).
Odhad veľkosti molekuly začína otázkou, čo sa považuje za jej veľkosť. Len keby bola dokonale vyleštená kocka! Nie je to však ani kocka, ani guľa a vo všeobecnosti nemá jasne stanovené hranice. Ako byť v takýchto prípadoch? Začnime z diaľky. Odhadnime veľkosť oveľa známejšieho predmetu – školáka. Všetci sme videli školákov, hmotnosť priemerného školáka vezmeme 60 kg (a potom uvidíme, či táto voľba výrazne ovplyvní výsledok), hustota školáka je približne rovnaká ako hustota vody (pamätajte že stojí za to sa zhlboka nadýchnuť a potom môžete „visieť“ vo vode, takmer úplne ponorená, a ak vydýchnete, okamžite sa začnete potápať). Teraz môžete nájsť objem študenta: V \u003d 60/1000 \u003d 0,06 metrov kubických. metrov. Ak teraz predpokladáme, že žiak má tvar kocky, tak jej veľkosť zistíme ako odmocninu z objemu, t.j. cca 0,4 m.Takto dopadol rozmer - menší ako rast (veľkosť "na výšku"), väčšia hrúbka (veľkosť "do hĺbky"). Ak nevieme nič o tvare tela študenta, potom nenájdeme nič lepšie ako túto odpoveď (namiesto kocky by ste mohli vziať loptu, ale odpoveď by bola približne rovnaká a je to viac je ťažké vypočítať priemer gule ako okraj kocky). Ale ak máme Ďalšie informácie(napríklad z analýzy fotografií), potom sa dá odpoveď urobiť oveľa rozumnejšie. Nech je známe, že „šírka“ školáka je v priemere štyrikrát menšia ako jeho výška a jeho „hĺbka“ je trikrát menšia. Potom H * H / 4 * H / 12 \u003d V, teda H \u003d 1,5 m (nemá zmysel robiť presnejší výpočet takejto zle definovanej hodnoty, je jednoducho negramotné zamerať sa na možnosti kalkulačky v takomto „výpočte“!). Dostali sme celkom rozumný odhad výšky školáka, ak by sme zobrali hmotu okolo 100 kg (a takých školákov je!), dostaneme okolo 1,7 - 1,8 m - tiež celkom rozumné.
Teraz odhadnime veľkosť molekuly vody. Nájdite objem, ktorý pripadá na jednu molekulu v „tekutej vode“ – v nej sú molekuly najhustejšie zbalené (sú silnejšie k sebe pritlačené ako v pevnom, „ľadovom“ stave). Mol vody má hmotnosť 18 g a objem 18 cu. centimetre. Potom jedna molekula pripadá na objem V= 18 10-6/6 1023 = 3 10-29 m3. Ak nemáme informácie o tvare molekuly vody (alebo - ak nechceme brať do úvahy zložitý tvar molekúl), najjednoduchšie je uvažovať ju ako kocku a zistiť veľkosť presne tak, ako sme práve našiel veľkosť kubického školáka: d = (V) 1/3 = 3 10-10 m. Vplyv tvaru pomerne zložitých molekúl na výsledok výpočtu môžete vyhodnotiť napríklad takto: vypočítajte veľkosť molekúl benzínu, molekuly považujte za kocky - a potom vykonajte experiment pohľadom na plochu ​škvrna od kvapky benzínu na vodnej hladine. Ak vezmeme do úvahy film ako "kvapalný povrch s hrúbkou jednej molekuly" a poznáme hmotnosť kvapky, môžeme porovnať veľkosti získané týmito dvoma metódami. Veľmi poučný výsledok!
Použitá myšlienka je vhodná aj na úplne iný výpočet. Odhadnime priemernú vzdialenosť medzi susednými molekulami riedeného plynu pre konkrétny prípad – dusík pri tlaku 1 atm a teplote 300K. Aby sme to dosiahli, nájdeme objem, ktorý v tomto plyne padá na jednu molekulu, a potom sa všetko ukáže jednoducho. Zoberme teda mol dusíka za týchto podmienok a nájdime objem časti uvedenej v podmienke a potom tento objem vydeľme počtom molekúl: V = RT / P NA = 8,3 300/105 6 1023 = 4 10 -26 m3. Budeme predpokladať, že objem je rozdelený na husto zbalené kubické bunky a každá molekula „v priemere“ sedí v strede svojej bunky. Potom sa priemerná vzdialenosť medzi susednými (najbližšími) molekulami rovná okraju kubickej bunky: d = (V)1/3 = 3 10-9 m. plavidlo. Aj v tomto prípade sme výpočet vykonali veľmi približne - nemá zmysel presnejšie počítať také nie príliš určité hodnoty, ako je „priemerná vzdialenosť medzi susednými molekulami“.

Zákony o plyne a základy MKT.

Ak je plyn dostatočne zriedený (a to je bežná vec, najčastejšie sa musíme zaoberať zriedenými plynmi), potom sa takmer každý výpočet vykonáva pomocou vzorca, ktorý súvisí s tlakom P, objemom V, množstvom plynu ν a teplotou T - toto je slávny „stav rovnice ideálneho plynu“ P·V= ν·R·T. Ako nájsť jedno z týchto veličín, ak sú uvedené všetky ostatné, je celkom jednoduché a pochopiteľné. Ale je možné formulovať problém tak, že otázka bude o nejakej inej veličine - napríklad o hustote plynu. Úlohou je teda nájsť hustotu dusíka pri teplote 300 K a tlaku 0,2 atm. Poďme to vyriešiť. Súdiac podľa stavu, plyn je skôr riedky (vzduch pozostávajúci z 80 % dusíka a pri oveľa vyššom tlaku možno považovať za riedky, voľne ním dýchame a ľahko ním prechádzame) a ak by tomu tak nebolo, stále by sme iné vzorce nie - použi toto, milovaná. Podmienka neurčuje objem žiadnej porcie plynu, ten si nastavíme sami. Vezmime si 1 meter kubický dusíka a nájdite množstvo plynu v tomto objeme. Keď poznáme molárnu hmotnosť dusíka M = 0,028 kg / mol, nájdeme hmotnosť tejto časti - a problém je vyriešený. Množstvo plynu ν= P V/RT, hmotnosť m = ν M = M P V/RT, teda hustota ρ= m/V = M P/RT = 0,028 20000/( 8,3 300) ≈ 0,2 kg/m3. Objem, ktorý sme si vybrali, nebol nikdy zahrnutý v odpovedi, vybrali sme ho pre konkrétnosť - je to jednoduchšie zdôvodniť týmto spôsobom, pretože si nemusíte okamžite uvedomiť, že objem môže byť čokoľvek, ale hustota bude rovnaká. Možno si však myslieť - "pri objeme, povedzme, päťkrát viac, zvýšime presne päťnásobok množstva plynu, takže bez ohľadu na to, aký objem odoberieme, hustota bude rovnaká." Môžete jednoducho prepísať svoj obľúbený vzorec a nahradiť v ňom výraz pre množstvo plynu prostredníctvom hmotnosti časti plynu a jeho molárnej hmotnosti: ν \u003d m / M, potom je pomer m / V \u003d M P / RT okamžite vyjadrené, a to je hustota . Bolo možné vziať mól plynu a nájsť ním obsadený objem, po ktorom sa okamžite zistí hustota, pretože hmotnosť móla je známa. Vo všeobecnosti, než ľahšia úloha, tým viac rovnocenné a krásne spôsoby vyrieš to...
Tu je ďalší problém, pri ktorom sa otázka môže zdať neočakávaná: nájdite rozdiel v tlaku vzduchu vo výške 20 m a vo výške 50 m nad úrovňou terénu. Teplota 00С, tlak 1 atm. Riešenie: ak za týchto podmienok zistíme hustotu vzduchu ρ, potom tlakový rozdiel ∆P = ρ·g·∆H. Hustotu zistíme rovnakým spôsobom ako v predchádzajúcej úlohe, jedinou ťažkosťou je, že vzduch je zmesou plynov. Za predpokladu, že pozostáva z 80 % dusíka a 20 % kyslíka, zistíme hmotnosť mólu zmesi: m = 0,8 0,028 + 0,2 0,032 ≈ 0,029 kg. Objem zaberaný týmto mólom je V= R·T/P a hustota sa zistí ako pomer týchto dvoch veličín. Potom je všetko jasné, odpoveď bude približne 35 Pa.
Hustotu plynu bude treba vypočítať aj pri zisťovaní napríklad zdvíhacej sily teplovzdušný balón daný objem, pri výpočte množstva vzduchu v potápačských fľašiach potrebného na dýchanie pod vodou po známy čas, pri výpočte počtu somárov potrebných na transport daného množstva ortuťových pár cez púšť a v mnohých iných prípadoch.
Úloha je však zložitejšia: rýchlovarná kanvica hlučne vrie na stole, spotreba energie je 1000 W, účinnosť. ohrievač 75% (zvyšok "odíde" do okolitého priestoru). Z dýzy - plocha "nosa" je 1 cm2 - vyletí prúd pary, odhadnite rýchlosť plynu v tomto prúde. Všetky potrebné údaje sú prevzaté z tabuliek.
Riešenie. Predpokladajme, že v kanvici nad vodou sa tvorí nasýtená para, potom z hubice vyletí prúd nasýtenej vodnej pary pri +1000C. Tlak takejto pary je 1 atm, je ľahké nájsť jej hustotu. Keď poznáme výkon použitý na odparovanie P = 0,75 P0 = 750 W a špecifické teplo vyparovania (vyparovania) r = 2300 kJ / kg, zistíme hmotnosť pary vytvorenej za čas τ: m = 0,75 P0 τ / r. Hustotu poznáme, potom je ľahké zistiť objem tohto množstva pary. Ostatné je už jasné – predstavte si tento objem ako stĺpec s plochou prierez 1 cm2, dĺžka tohto stĺpca vydelená τ nám dá rýchlosť odletu (taká dĺžka vyletí za sekundu). Takže rýchlosť výstupu prúdu z výlevky čajníka V = m/(ρ S τ) = 0,75 P0 τ/(r ρ S τ) = 0,75 P0 R T/(r P M S) = 750 8,3 373/(2,3 106 1 105 0,018 1 10-4) ≈ 5 m/s.
c) Zilberman A.R.

Pevné látky sú látky, ktoré sú schopné vytvárať telesá a majú objem. Od kvapalín a plynov sa líšia svojim tvarom. Pevné látky si zachovávajú tvar tela, pretože ich častice sa nemôžu voľne pohybovať. Líšia sa svojou hustotou, plasticitou, elektrickou vodivosťou a farbou. Majú aj iné vlastnosti. Napríklad väčšina týchto látok sa počas zahrievania topí a získava tekutý stav agregácie. Niektoré z nich sa po zahriatí okamžite premenia na plyn (sublimujú). Ale sú aj také, ktoré sa rozkladajú na iné látky.

Druhy pevných látok

Všetky pevné látky sú rozdelené do dvoch skupín.

1. Amorfný, v ktorom sú jednotlivé častice usporiadané náhodne. Inými slovami: nemajú jasnú (definovanú) štruktúru. Tieto pevné látky sú schopné topiť sa v špecifikovanom teplotnom rozsahu. Medzi najčastejšie z nich patrí sklo a živica.
2. Kryštalické, ktoré sú zase rozdelené do 4 typov: atómové, molekulárne, iónové, kovové. V nich sú častice umiestnené iba podľa určitého vzoru, konkrétne v uzloch kryštálovej mriežky. Jeho geometria v rôznych látkach sa môže značne líšiť.

Tuhé kryštalické látky svojim počtom prevažujú nad amorfnými.

Druhy kryštalických pevných látok

V pevnom stave majú takmer všetky látky kryštalickú štruktúru. Vyznačujú sa svojou mriežkou vo svojich uzloch obsahujú rôzne častice a chemické prvky. V súlade s nimi dostali svoje mená. Každý typ má svoje vlastné charakteristické vlastnosti:

• V atómovej kryštálovej mriežke sú častice pevnej látky viazané kovalentnou väzbou. Vyniká svojou odolnosťou. Vďaka tomu sa tieto látky vyznačujú vysokým bodom varu a bodom varu. Tento typ zahŕňa kremeň a diamant.
• V molekulárnej kryštálovej mriežke sa väzba medzi časticami vyznačuje slabosťou. Látky tohto typu sa vyznačujú ľahkosťou varu a topenia. Sú prchavé, vďaka čomu majú určitý zápach. Tieto pevné látky zahŕňajú ľad a cukor. Pohyby molekúl v pevných látkach tohto typu sa vyznačujú svojou aktivitou.
• V uzloch sa zodpovedajúce častice striedajú, nabíjajú sa kladne a záporne. Drží ich pohromade elektrostatická príťažlivosť. Tento typ mriežky existuje v zásadách, soliach.Mnohé látky tohto typu sú ľahko rozpustné vo vode. Vďaka pomerne silnej väzbe medzi iónmi sú žiaruvzdorné. Takmer všetky sú bez zápachu, pretože sa vyznačujú neprchavosťou. Látky s iónovou mriežkou nie sú schopné viesť elektriny pretože neobsahujú voľné elektróny. Typickým príkladom iónovej pevnej látky je kuchynská soľ. Takáto kryštálová mriežka ho robí krehkým. Je to spôsobené tým, že akýkoľvek jeho posun môže viesť k vzniku odpudivých síl iónov.
• V kovovej kryštálovej mriežke sú v uzloch prítomné iba ióny chemických látok kladne nabitý. Medzi nimi sú voľné elektróny, ktorými dokonale prechádza tepelná a elektrická energia. Preto sa akékoľvek kovy vyznačujú takou vlastnosťou, ako je vodivosť.

Všeobecné pojmy tuhého telesa

Pevné látky a látky sú prakticky to isté. Tieto výrazy označujú jeden zo 4 stavov agregácie. Pevné látky majú stabilný tvar a charakter tepelného pohybu atómov. Okrem toho tieto vytvárajú malé oscilácie v blízkosti rovnovážnych polôh. Vedný odbor zaoberajúci sa štúdiom zloženia a vnútornej stavby sa nazýva fyzika pevných látok. Existujú ďalšie dôležité oblasti vedomostí, ktoré sa zaoberajú takýmito látkami. Zmena tvaru pri vonkajších vplyvoch a pohybe sa nazýva mechanika deformovateľného telesa.

Vďaka rôzne vlastnosti pevné látky, našli uplatnenie v rôznych technických zariadeniach vytvorených človekom. Najčastejšie bolo ich použitie založené na takých vlastnostiach, ako je tvrdosť, objem, hmotnosť, elasticita, plasticita, krehkosť. Moderná veda umožňuje použitie iných kvalít pevných látok, ktoré možno nájsť len v laboratóriu.

Čo sú kryštály

Kryštály sú pevné telesá s časticami usporiadanými v určitom poradí. Každý má svoju štruktúru. Jeho atómy tvoria trojrozmerné periodické usporiadanie nazývané kryštálová mriežka. Pevné látky majú rôzne štruktúrne symetrie. Kryštalický stav tuhej látky sa považuje za stabilný, pretože má minimálne množstvo potenciálnej energie.

Prevažná väčšina pevných látok pozostáva z obrovského množstva náhodne orientovaných jednotlivých zŕn (kryštalitov). Takéto látky sa nazývajú polykryštalické. Patria sem technické zliatiny a kovy, ako aj mnohé horniny. Monokryštalický označuje jednotlivé prírodné alebo syntetické kryštály.

Najčastejšie takéto tuhé látky vznikajú zo stavu kvapalnej fázy, ktorú predstavuje tavenina alebo roztok. Niekedy sa získavajú z plynného skupenstva. Tento proces sa nazýva kryštalizácia. Vďaka vedeckému a technologickému pokroku sa pestovateľský (syntetický) postup rôzne látky dostal priemyselný rozsah. Väčšina kryštálov má prirodzenú formu vo forme Ich veľkosti sú veľmi odlišné. Takže prírodný kremeň (horský krištáľ) môže vážiť až stovky kilogramov a diamanty až niekoľko gramov.

V amorfných tuhých látkach sú atómy v konštantnej oscilácii okolo náhodne umiestnených bodov. Zachovávajú si určité poradie na krátke vzdialenosti, ale poradie na veľké vzdialenosti neexistuje. Je to spôsobené tým, že ich molekuly sú umiestnené vo vzdialenosti, ktorú možno porovnať s ich veľkosťou. Najčastejším príkladom takejto pevnej látky v našom živote je sklovitý stav. často považovaná za kvapalinu s nekonečne vysokou viskozitou. Čas ich kryštalizácie je niekedy taký dlhý, že sa vôbec neprejaví.

Práve vyššie uvedené vlastnosti týchto látok ich robia jedinečnými. Amorfné pevné látky sa považujú za nestabilné, pretože sa môžu časom stať kryštalickými.

Molekuly a atómy, ktoré tvoria pevnú látku, sú balené vo vysokej hustote. Prakticky si zachovávajú svoju vzájomnú polohu voči iným časticiam a sú držané pohromade vďaka medzimolekulovej interakcii. Vzdialenosť medzi molekulami tuhej látky v rôznych smeroch sa nazýva mriežkový parameter. Štruktúra hmoty a jej symetria určujú mnohé vlastnosti, ako je elektrónový pás, štiepenie a optika. Keď na pevnú látku pôsobí dostatočne veľká sila, tieto vlastnosti môžu byť do tej či onej miery narušené. V tomto prípade je pevné teleso vystavené trvalej deformácii.

Atómy pevných látok tvoria oscilačné pohyby, ktoré určujú ich vlastníctvo tepelnej energie. Keďže sú zanedbateľné, možno ich pozorovať iba v laboratórnych podmienkach. tuhá látka do značnej miery ovplyvňuje jej vlastnosti.

Štúdium pevných látok

Vlastnosti, vlastnosti týchto látok, ich vlastnosti a pohyb častíc študujú rôzne podsekcie fyziky pevných látok.

Na výskum sa používa rádiospektroskopia, štruktúrna analýza pomocou röntgenových lúčov a ďalšie metódy. Takto mechanicky, fyzikálne a tepelné vlastnosti pevné látky. Tvrdosť, odolnosť voči zaťaženiu, pevnosť v ťahu, fázové premeny študuje materiálová veda. Do veľkej miery to odráža fyziku pevných látok. Existuje ďalšia dôležitá moderná veda. Štúdium existujúcich a syntéza nových látok sa uskutočňuje chémiou v tuhom stave.

Vlastnosti pevných látok

Povaha pohybu vonkajších elektrónov atómov tuhej látky určuje mnohé jej vlastnosti, napríklad elektrické. Existuje 5 tried takýchto orgánov. Sú nastavené v závislosti od typu atómovej väzby:

• Iónové, ktorých hlavnou charakteristikou je sila elektrostatickej príťažlivosti. Jeho vlastnosti: odraz a absorpcia svetla v infračervenej oblasti. Pri nízkych teplotách sa iónová väzba vyznačuje nízkou elektrickou vodivosťou. Príkladom takejto látky je sodná soľ kyseliny chlorovodíkovej (NaCl).
• Kovalentná, uskutočnená vďaka elektrónovému páru, ktorý patrí obom atómom. Takáto väzba sa delí na: jednoduchú (jednoduchú), dvojitú a trojitú. Tieto názvy označujú prítomnosť párov elektrónov (1, 2, 3). Dvojité a trojité väzby sa nazývajú násobky. Existuje ďalšie rozdelenie tejto skupiny. Takže v závislosti od rozloženia hustoty elektrónov sa rozlišujú polárne a nepolárne väzby. Prvý je tvorený rôznymi atómami a druhý je rovnaký. Takýto pevný stav hmoty, ktorého príkladmi sú diamant (C) a kremík (Si), sa vyznačuje svojou hustotou. Najtvrdšie kryštály patria špecificky ku kovalentnej väzbe.
• Kovové, vznikajúce spojením valenčných elektrónov atómov. V dôsledku toho sa objaví spoločný elektrónový oblak, ktorý je vytesnený pod vplyvom elektrické napätie. Kovová väzba sa vytvorí, keď sú viazané atómy veľké. Sú schopné darovať elektróny. V mnohých kovoch a komplexných zlúčeninách tvorí táto väzba pevné skupenstvo hmoty. Príklady: sodík, bárium, hliník, meď, zlato. Z nekovových zlúčenín možno uviesť: AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8. Látky s kovovou väzbou (kovy) sú rôznorodé vo svojich fyzikálnych vlastnostiach. Môžu byť tekuté (Hg), mäkké (Na, K), veľmi tvrdé (W, Nb).
• Molekulové, vznikajúce v kryštáloch, ktoré sú tvorené jednotlivými molekulami látky. Vyznačuje sa medzerami medzi molekulami s nulovou elektrónovou hustotou. Sily, ktoré viažu atómy v takýchto kryštáloch, sú významné. V tomto prípade sú molekuly k sebe priťahované len slabou medzimolekulovou príťažlivosťou. Preto sa pri zahrievaní ľahko zničia väzby medzi nimi. Väzby medzi atómami sa lámu oveľa ťažšie. Molekulové väzby sa delia na orientačné, disperzné a indukčné. Príkladom takejto látky je tuhý metán.
• Vodík, ktorý sa vyskytuje medzi pozitívne polarizovanými atómami molekuly alebo jej časti a negatívne polarizovanou najmenšou časticou inej molekuly alebo inej časti. K takýmto väzbám možno pripísať ľad.

Vlastnosti pevných látok

Čo vieme dnes? Vedci už dlho skúmali vlastnosti pevného skupenstva hmoty. Pri vystavení teplote sa tiež mení. Prechod takéhoto telesa na kvapalinu sa nazýva topenie. Premena tuhej látky na plynné skupenstvo sa nazýva sublimácia. Keď sa teplota zníži, dôjde ku kryštalizácii tuhej látky. Niektoré látky vplyvom chladu prechádzajú do amorfnej fázy. Vedci tento proces nazývajú vitrifikáciou.

Pri , sa vnútorná štruktúra pevných látok mení. Najväčšie poradie nadobúda s klesajúcou teplotou. Pri atmosférickom tlaku a teplote T > 0 K tuhnú všetky látky, ktoré existujú v prírode. Výnimkou z tohto pravidla je iba hélium, ktoré na kryštalizáciu vyžaduje tlak 24 atm.

Pevné skupenstvo látky jej dáva rôzne fyzikálne vlastnosti. Charakterizujú špecifické správanie telies pod vplyvom určitých polí a síl. Tieto vlastnosti sú rozdelené do skupín. Existujú 3 spôsoby expozície, zodpovedajúce 3 druhom energie (mechanická, tepelná, elektromagnetická). Podľa toho existujú 3 skupiny fyzikálnych vlastností pevných látok:

• Mechanické vlastnosti spojené s napätím a deformáciou telies. Podľa týchto kritérií sa tuhé látky delia na elastické, reologické, pevnostné a technologické. V pokoji si takéto teleso zachováva svoj tvar, ale pôsobením vonkajšej sily sa môže meniť. Zároveň môže byť jeho deformácia plastická (počiatočná forma sa nevracia), elastická (vracia sa do pôvodnej podoby) alebo deštruktívna (po dosiahnutí určitého prahu dochádza k rozpadu/zlomeniu). Odozva na aplikovanú silu je opísaná modulmi pružnosti. Pevné telo odoláva nielen stláčaniu, naťahovaniu, ale aj posunom, krúteniu a ohýbaniu. Pevnosť pevného telesa je jeho vlastnosťou odolávať zničeniu.
• Tepelné, prejavujúce sa pri vystavení tepelným poliam. Jednou z najdôležitejších vlastností je teplota topenia, pri ktorej teleso prechádza do tekutého stavu. Pozoruje sa v kryštalických tuhých látkach. Amorfné telesá majú latentné teplo topenia, pretože ich prechod do kvapalného stavu so zvyšujúcou sa teplotou nastáva postupne. Pri dosiahnutí určitého tepla stráca amorfné teleso svoju elasticitu a nadobúda plasticitu. Tento stav znamená, že dosiahol teplotu skleného prechodu. Pri zahrievaní dochádza k deformácii pevnej látky. A väčšinou sa rozširuje. Kvantitatívne je tento stav charakterizovaný určitým koeficientom. Telesná teplota ovplyvňuje také mechanické vlastnosti, ako je tekutosť, ťažnosť, tvrdosť a pevnosť.
• Elektromagnetické, spojené s dopadom tokov mikročastíc a elektromagnetických vĺn s vysokou tuhosťou na pevnú látku. Podmienečne sa na ne vzťahujú vlastnosti žiarenia.

Štruktúra pásma

Pevné látky sa tiež klasifikujú podľa takzvanej pásovej štruktúry. Takže medzi nimi sa rozlišujú:

• Vodiče vyznačujúce sa tým, že ich vodivé a valenčné pásy sa prekrývajú. V tomto prípade sa medzi nimi môžu pohybovať elektróny a prijímať najmenšiu energiu. Všetky kovy sú vodičmi. Keď sa na takéto teleso aplikuje potenciálny rozdiel, vzniká elektrický prúd (v dôsledku voľného pohybu elektrónov medzi bodmi s najnižším a najvyšším potenciálom).
• Dielektrika, ktorých zóny sa neprekrývajú. Interval medzi nimi presahuje 4 eV. Na vedenie elektrónov z valencie do vodivého pásma je potrebné veľké množstvo energie. Vďaka týmto vlastnostiam dielektrika prakticky nevedú prúd.
• Polovodiče charakterizované absenciou vodivých a valenčných pásiem. Interval medzi nimi je menší ako 4 eV. Na prenos elektrónov z valencie do vodivého pásma je potrebné menej energie ako na dielektrikum. Čisté (nedopované a natívne) polovodiče neprechádzajú dobre prúdom.

Molekulárne pohyby v pevných látkach určujú ich elektromagnetické vlastnosti.

Iné vlastnosti

Pevné látky sa tiež delia podľa ich magnetických vlastností. Existujú tri skupiny:

• Diamagnety, ktorých vlastnosti málo závisia od teploty alebo stavu agregácie.
• Paramagnety, ktoré sú dôsledkom orientácie vodivých elektrónov a magnetických momentov atómov. Podľa Curieho zákona ich náchylnosť klesá úmerne s teplotou. Takže pri 300 K je to 10-5.
• Telesá s usporiadanou magnetickou štruktúrou, ktoré majú poradie atómov na veľké vzdialenosti. V uzloch ich mriežky sú častice s magnetické momenty. Takéto pevné látky a látky sa často používajú v rôznych oblastiach ľudskej činnosti.

Najtvrdšie látky v prírode

Čo sú zač? Hustota pevných látok do značnej miery určuje ich tvrdosť. vzadu posledné roky vedci objavili niekoľko materiálov, ktoré tvrdia, že sú „najodolnejším telom“. Najtvrdšou látkou je fullerit (kryštál s molekulami fullerénu), ktorý je asi 1,5-krát tvrdší ako diamant. Žiaľ, momentálne je dostupný len v extrémne malom množstve.

K dnešnému dňu je najtvrdšou látkou, ktorá sa môže v budúcnosti v priemysle použiť, lonsdaleit (šesťhranný diamant). Je o 58% tvrdší ako diamant. Lonsdaleit je alotropická modifikácia uhlíka. Jeho krištáľová mriežka je veľmi podobná diamantu. Bunka lonsdaleitu obsahuje 4 atómy a diamant - 8. Zo široko používaných kryštálov je dnes diamant najtvrdším.

Aká je priemerná vzdialenosť medzi molekulami nasýtenej vodnej pary pri 100°C?

Úloha č.4.1.65 zo "Zbierky úloh na prípravu na prijímacie skúšky z fyziky na ÚSPTU"

Vzhľadom na to:

\(t=100^\circ\) C, \(l-?\)

Riešenie problému:

Uvažujme vodnú paru v nejakom ľubovoľnom množstve rovnajúcom sa \(\nu\) mol. Ak chcete určiť objem \ (V \), ktorý zaberá dané množstvo vodnej pary, musíte použiť rovnicu Clapeyron-Mendeleev:

V tomto vzorci je \(R\) univerzálna plynová konštanta, ktorá sa rovná 8,31 J/(mol·K). Tlak nasýtenej vodnej pary \(p\) pri teplote 100 °C je 100 kPa, to je známy fakt a mal by to vedieť každý študent.

Na určenie počtu molekúl vodnej pary \(N\) používame nasledujúci vzorec:

Tu \(N_A\) je Avogadrove číslo rovné 6,023 10 23 1/mol.

Potom pre každú molekulu existuje kocka objemu \(V_0\), zjavne určená vzorcom:

\[(V_0) = \frac(V)(N)\]

\[(V_0) = \frac((\nu RT))((p\nu (N_A))) = \frac((RT))((p(N_A)))\]

Teraz sa pozrite na schému problému. Každá molekula je konvenčne umiestnená vo svojej vlastnej kocke, vzdialenosť medzi dvoma molekulami sa môže meniť od 0 do \(2d\), kde \(d\) je dĺžka hrany kocky. Priemerná vzdialenosť \(l\) sa bude rovnať dĺžke hrany kocky \(d\):

Dĺžka hrany \(d\) sa dá nájsť takto:

V dôsledku toho dostaneme nasledujúci vzorec:

Prepočítajme teplotu na Kelvinovu stupnicu a vypočítame odpoveď:

Odpoveď: 3,72 nm.

Ak nerozumiete riešeniu a máte nejakú otázku alebo nájdete chybu, neváhajte zanechať komentár nižšie.

Molekulárna kinetická teória vysvetľuje, že všetky látky môžu byť v troch stavoch agregácie: tuhá látka, kvapalina a plyn. Napríklad ľad, voda a vodná para. Plazma sa často považuje za štvrté skupenstvo hmoty.

Súhrnné stavy hmoty(z latinčiny agrego- pripojiť, viazať) - stavy tej istej látky, ktorých prechody sú sprevádzané zmenou jej fyzikálnych vlastností. Toto je zmena súhrnných stavov hmoty.

Vo všetkých troch skupenstvách sa molekuly tej istej látky od seba nijako nelíšia, mení sa len ich umiestnenie, charakter tepelného pohybu a sily medzimolekulovej interakcie.

Pohyb molekúl v plynoch

V plynoch je vzdialenosť medzi molekulami a atómami zvyčajne oveľa väčšia ako veľkosť molekúl a príťažlivé sily sú veľmi malé. Preto plyny nemajú svoj vlastný tvar a konštantný objem. Plyny sa ľahko stláčajú, pretože odpudivé sily na veľké vzdialenosti sú tiež malé. Plyny majú tú vlastnosť, že sa neobmedzene rozpínajú a napĺňajú celý objem, ktorý im je poskytnutý. Molekuly plynu sa pohybujú veľmi vysokou rýchlosťou, narážajú do seba, odrážajú sa od seba rôznymi smermi. Vznikajú početné dopady molekúl na steny cievy tlak plynu.

Pohyb molekúl v kvapalinách

V kvapalinách molekuly nielen oscilujú okolo rovnovážnej polohy, ale aj preskakujú z jednej rovnovážnej polohy do ďalšej. Tieto skoky sa vyskytujú pravidelne. Časový interval medzi takýmito skokmi sa nazýva priemerný čas usadeného života(alebo priemerný čas relaxácie) a označuje sa písmenom ?. Inými slovami, relaxačný čas je čas oscilácií okolo jednej konkrétnej rovnovážnej polohy. Pri izbovej teplote je tento čas v priemere 10 -11 s. Čas jedného kmitu je 10 -12 ... 10 -13 s.

Čas ustáleného života sa s rastúcou teplotou znižuje. Vzdialenosť medzi molekulami kvapaliny je menšia ako veľkosť molekúl, častice sú blízko seba a medzimolekulová príťažlivosť je veľká. Usporiadanie molekúl kvapaliny však nie je striktne usporiadané v celom objeme.

Kvapaliny, podobne ako pevné látky, si zachovávajú svoj objem, ale nemajú svoj vlastný tvar. Preto majú podobu nádoby, v ktorej sa nachádzajú. Kvapalina má vlastnosť plynulosť. Vďaka tejto vlastnosti kvapalina nevzdoruje zmene tvaru, málo sa stláča a jej fyzikálne vlastnosti sú vo vnútri kvapaliny vo všetkých smeroch rovnaké (izotropia kvapalín). Prvýkrát charakter molekulárneho pohybu v kvapalinách stanovil sovietsky fyzik Jakov Iľjič Frenkel (1894 - 1952).

Pohyb molekúl v pevných látkach

Molekuly a atómy pevného telesa sú usporiadané v určitom poradí a forme kryštálová mriežka. Takéto pevné látky nazývaný kryštalický. Atómy oscilujú okolo rovnovážnej polohy a príťažlivosť medzi nimi je veľmi silná. Preto si pevné telesá za normálnych podmienok zachovávajú objem a majú svoj vlastný tvar.

fyzika

Interakcia medzi atómami a molekulami hmoty. Štruktúra pevných, kvapalných a plynných telies

Medzi molekulami látky pôsobia súčasne príťažlivé a odpudivé sily. Tieto sily sú do značnej miery závislé od vzdialenosti medzi molekulami.

Podľa experimentálnych a teoretických štúdií sú intermolekulárne sily interakcie nepriamo úmerné n-tý stupeň vzdialenosti medzi molekulami:

kde pre príťažlivé sily n = 7 a pre odpudivé sily .

Interakciu dvoch molekúl možno opísať pomocou grafu projekcie výsledných síl príťažlivosti a odpudzovania molekúl na vzdialenosť r medzi ich stredmi. Nasmerujme os r z molekuly 1, ktorej stred sa zhoduje s počiatkom súradníc, do stredu molekuly 2, ktorý je od nej vzdialený (obr. 1).

Potom bude priemet odpudivej sily molekuly 2 z molekuly 1 na os r kladný. Projekcia príťažlivej sily molekuly 2 na molekulu 1 bude negatívna.

Odpudivé sily (obr. 2) sú na malých vzdialenostiach oveľa väčšie ako príťažlivé sily, ale s rastúcim r klesajú oveľa rýchlejšie. S rastúcim r tiež rýchlo klesajú príťažlivé sily, takže od určitej vzdialenosti možno interakciu molekúl zanedbať. najdlhšia vzdialenosť rm, na ktorom molekuly stále interagujú, sa nazýva polomer molekulárneho pôsobenia .

Odpudivé sily majú rovnaký modul ako príťažlivé sily.

Vzdialenosť zodpovedá stabilnej rovnovážnej vzájomnej polohe molekúl.

V rôznych agregovaných stavoch látky je vzdialenosť medzi jej molekulami rôzna. Z toho vyplýva rozdiel v silovej interakcii molekúl a podstatný rozdiel v charaktere pohybu molekúl plynov, kvapalín a pevných látok.

V plynoch sú vzdialenosti medzi molekulami niekoľkonásobne väčšie ako samotné molekuly. V dôsledku toho sú sily interakcie medzi molekulami plynu malé a kinetická energia tepelného pohybu molekúl ďaleko prevyšuje potenciálnu energiu ich interakcie. Každá molekula sa voľne pohybuje od iných molekúl obrovskou rýchlosťou (stovky metrov za sekundu), pričom pri zrážke s inými molekulami mení smer a modul rýchlosti. Stredná voľná dráha molekúl plynu závisí od tlaku a teploty plynu. za normálnych podmienok.

V kvapalinách je vzdialenosť medzi molekulami oveľa menšia ako v plynoch. Sily interakcie medzi molekulami sú veľké a kinetická energia pohybu molekúl je úmerná potenciálnej energii ich interakcie, v dôsledku čoho molekuly kvapaliny oscilujú okolo určitej rovnovážnej polohy a potom sa náhle presunú do novej polohy. rovnovážne polohy po veľmi krátkych časových intervaloch, čo vedie k tekutosti kvapaliny. V kvapaline teda molekuly vykonávajú najmä oscilačné a translačné pohyby. V pevných látkach sú sily interakcie medzi molekulami také veľké, že kinetická energia pohybu molekúl je oveľa menšia ako potenciálna energia ich interakcie. Molekuly vykonávajú iba vibrácie s malou amplitúdou okolo určitej konštantnej rovnovážnej polohy - uzla kryštálovej mriežky.

Túto vzdialenosť možno odhadnúť na základe znalosti hustoty látky a molárnej hmotnosti. Koncentrácia - počet častíc na jednotku objemu súvisí s hustotou, molárnou hmotnosťou a Avogadrovým číslom podľa vzťahu.