Rregullimi i molekulave në trupa të ngurtë. Lëngjet. Lëvizja e molekulave në lëngje Cili është renditja e molekulave në trupat e ngurtë

Ky material jo vetëm që flet për mënyrën se si grimcat ndodhen në trupat e ngurtë, por edhe se si ato lëvizin në gazra ose lëngje. Gjithashtu do të përshkruhen llojet e grilave kristalore në substanca të ndryshme.

Gjendja e grumbullimit

Ekzistojnë disa standarde që tregojnë praninë e tre gjendjeve tipike të grumbullimit, përkatësisht: të lëngshme dhe të gazit.

Le të përcaktojmë komponentët për secilën gjendje të grumbullimit.

Lëndët e ngurta janë në thelb të qëndrueshme në vëllim dhe formë. Është jashtëzakonisht problematike ndryshimi i kësaj të fundit pa kosto shtesë të energjisë.
Një lëng mund të ndryshojë lehtësisht formën, por ruan vëllimin e tij.
Substancat e gazta nuk ruajnë as formën, as vëllimin.

Kriteri kryesor me të cilin përcaktohet gjendja e grumbullimit është rregullimi i molekulave dhe metodat e lëvizjes së tyre. Në një substancë të gaztë, distanca minimale midis molekulave individuale është shumë më e madhe se ato vetë. Nga ana tjetër, molekulat nuk ndryshojnë në distanca të gjata në kushtet e tyre të zakonshme dhe ruajnë vëllimin e tyre. Grimcat aktive në trupat e ngurtë janë rregulluar në një rend të përcaktuar rreptësisht, secila prej tyre, si lavjerrësi i një ore, lëviz rreth një pike të caktuar në rrjetën kristalore. Kjo u jep trupave të ngurtë forcë dhe ngurtësi të veçantë.

Prandaj, në këtë rast, pyetja më e rëndësishme është se si ndodhen grimcat që veprojnë në trupat e ngurtë. Në të gjitha rastet e tjera, atomet (molekulat) nuk kanë një strukturë të tillë të renditur.

Karakteristikat e lëngjeve

Vëmendje e veçantë duhet t'i kushtohet faktit që lëngjet janë një lloj lidhje e ndërmjetme midis gjendjes së ngurtë të trupit dhe fazës së tij të gaztë. Pra, kur temperatura bie, lëngu ngurtësohet dhe kur ngrihet mbi pikën e vlimit të një lënde të caktuar, ai kalon në gjendje të gaztë. Sidoqoftë, lëngu ka karakteristika të përbashkëta si me substancat e ngurta ashtu edhe me ato të gazta. Pra, në 1860, shkencëtari i shquar rus D. I. Mendeleev vendosi ekzistencën e të ashtuquajturës temperaturë kritike - vlimi absolut. Kjo është vlera në të cilën kufiri i hollë midis gazit dhe gjendjes së ngurtë zhduket.

Kriteri tjetër që kombinon dy gjendje fqinje të grumbullimit është izotropia. Në këtë rast, vetitë e tyre janë të njëjta në të gjitha drejtimet. Kristalet, nga ana tjetër, janë anizotropikë. Ashtu si gazrat, lëngjet nuk kanë një formë fikse dhe zënë të gjithë vëllimin e enës në të cilën ndodhen. Kjo është, ata kanë viskozitet të ulët dhe rrjedhshmëri të lartë. Duke u përplasur me njëra-tjetrën, mikrogrimcat e një lëngu ose gazi bëjnë lëvizje të lira. Më parë, besohej se në vëllimin e zënë nga një lëng, nuk ka lëvizje të urdhëruara të molekulave. Kështu, lëngu dhe gazi ishin kundër kristaleve. Por si rezultat i studimeve të mëvonshme, u vërtetua ngjashmëria midis trupave të ngurtë dhe të lëngshëm.

Në fazën e lëngshme në një temperaturë afër ngurtësimit, lëvizja termike i ngjan lëvizjes në trupat e ngurtë. Në këtë rast, lëngu mund të ketë ende një strukturë të caktuar. Prandaj, duke i dhënë përgjigje pyetjes se si ndodhen grimcat në trupat e ngurtë në lëngje dhe gazra, mund të themi se në këto të fundit lëvizja e molekulave është kaotike, e çrregullt. por në trupat e ngurtë, molekulat në shumicën e rasteve zënë një pozicion të caktuar, fiks.

Në këtë rast, lëngu është një lloj lidhjeje e ndërmjetme. Për më tepër, sa më afër temperatura e tij te vlimi, aq më shumë molekulat lëvizin si në gazra. Nëse temperatura është më afër kalimit në fazën e ngurtë, atëherë mikrogrimcat fillojnë të lëvizin gjithnjë e më të rregullt.

Ndryshimi i gjendjes së substancave

Konsideroni shembullin më të thjeshtë të një ndryshimi në gjendjen e ujit. Akulli është faza e ngurtë e ujit. Temperatura e saj është nën zero. Në një temperaturë të barabartë me zero, akulli fillon të shkrihet dhe kthehet në ujë. Kjo është për shkak të shkatërrimit të rrjetës kristalore: kur nxehet, grimcat fillojnë të lëvizin. Temperatura në të cilën një substancë ndryshon gjendjen e saj të grumbullimit quhet pika e shkrirjes (në rastin tonë, për ujin është 0). Vini re se temperatura e akullit do të mbetet në të njëjtin nivel derisa të shkrihet plotësisht. Në këtë rast, atomet ose molekulat e lëngut do të lëvizin në të njëjtën mënyrë si në trupat e ngurtë.

Pas kësaj, ne vazhdojmë të ngrohim ujin. Në këtë rast, grimcat fillojnë të lëvizin më intensivisht derisa substanca jonë të arrijë pikën tjetër të ndryshimit në gjendjen e grumbullimit - pikën e vlimit. Një moment i tillë ndodh kur lidhjet ndërmjet molekulave që e formojnë prishen për shkak të përshpejtimit të lëvizjes - atëherë ai merr karakter të lirë, dhe lëngu në fjalë kalon në fazën e gaztë. Procesi i shndërrimit të një lënde (uji) nga një fazë e lëngshme në një të gaztë quhet zierje.

Temperatura në të cilën uji vlon quhet pika e vlimit. Në rastin tonë, kjo vlerë është e barabartë me 100 gradë Celsius (temperatura varet nga presioni, presioni normal është një atmosferë). Shënim: derisa lëngu ekzistues të kthehet plotësisht dhe plotësisht në avull, temperatura e tij mbetet konstante.

Procesi i kundërt i kalimit të ujit nga një gjendje e gaztë (avull) në një lëng, i cili quhet kondensim, është gjithashtu i mundur.

Tjetra, mund të vëzhgoni procesin e ngrirjes - procesin e kalimit të një lëngu (uji) në një formë të ngurtë (gjendja fillestare përshkruhet më lart - ky është akulli). Proceset e përshkruara më parë japin një përgjigje të drejtpërdrejtë se si grimcat janë të rregulluara në trupa të ngurtë, lëngje dhe gazra. Vendndodhja dhe gjendja e molekulave të një lënde varet nga gjendja e grumbullimit të saj.

Çfarë është një trup i fortë? Si sillen mikrogrimcat në të?

Trupi i ngurtë është një gjendje e mjedisit material, tipari dallues i të cilit është ruajtja e një forme konstante dhe natyra konstante e lëvizjes termike të mikrogrimcave që bëjnë dridhje të lehta. Trupat mund të jenë në gjendje të ngurtë, të lëngët dhe të gaztë. Ekziston edhe një gjendje e katërt, të cilën shkencëtarët modernë priren ta klasifikojnë si agregat - kjo është e ashtuquajtura plazma.

Pra, në rastin e parë, çdo substancë, si rregull, ka një formë konstante, të pandryshueshme, dhe mënyra se si grimcat janë rregulluar në trupa të ngurtë ka një efekt kyç në këtë. Në nivelin mikroskopik, mund të shihet se atomet që përbëjnë një trup të ngurtë janë të lidhur me njëri-tjetrin me lidhje kimike dhe ndodhen në nyjet e rrjetës kristalore.

Por ekziston një përjashtim - substanca amorfe që janë në gjendje të ngurtë, por nuk mund të mburren se kanë një rrjetë kristali. Nga kjo mund të jepet një përgjigje se si grimcat ndodhen në trupa të ngurtë. Fizika në rastin e parë tregon se atomet ose molekulat janë të vendosura në vendet e grilës. Por në rastin e dytë, sigurisht që nuk ka një renditje të tillë, dhe një substancë e tillë është më shumë si një lëng.

Fizika dhe struktura e mundshme e një trupi të ngurtë

Në këtë rast, substanca tenton të ruajë vëllimin dhe, natyrisht, formën e saj. Dmth për të ndryshuar këtë të fundit duhet bërë përpjekje dhe nuk ka rëndësi nëse është një objekt metalik, një copë plastikë apo plastelinë. Arsyeja qëndron në strukturën e saj molekulare. Dhe për të qenë më të saktë, në ndërveprimin e molekulave që përbëjnë trupin. Në këtë rast, ato janë të vendosura më afër. Ky rregullim i molekulave është i përsëritur. Kjo është arsyeja pse forcat e tërheqjes së ndërsjellë midis secilit prej këtyre komponentëve janë shumë të mëdha.

Ndërveprimi i mikrogrimcave shpjegon natyrën e lëvizjes së tyre. Është shumë e vështirë të korrigjohet forma ose vëllimi i një trupi kaq të fortë në një drejtim ose në një tjetër. Grimcat e një trupi të ngurtë nuk janë në gjendje të lëvizin rastësisht përgjatë vëllimit të një trupi të ngurtë, por mund të luhaten vetëm rreth një pike të caktuar në hapësirë. Molekulat e një trupi të ngurtë dridhen rastësisht në drejtime të ndryshme, por pengohen në të ngjashme, të cilat i kthejnë ato në gjendjen e tyre origjinale. Kjo është arsyeja pse grimcat në trupat e ngurtë janë rregulluar, si rregull, në një rend të përcaktuar rreptësisht.

Grimcat dhe vendndodhja e tyre në një trup të ngurtë

Lëndët e ngurta mund të jenë tre llojesh: kristalore, amorfe dhe të përbëra. Është përbërja kimike që ndikon në rregullimin e grimcave në trupat e ngurtë.

Lëndët e ngurta kristalore kanë një strukturë të renditur. Molekulat ose atomet e tyre formojnë një rrjetë hapësinore kristalore të formës së duhur. Kështu, një trup i ngurtë në gjendje kristalore ka një rrjetë të caktuar kristalore, e cila, nga ana tjetër, përcakton veti të caktuara fizike. Kjo është përgjigja se si grimcat janë të rregulluara në një trup të ngurtë.

Le të japim një shembull: shumë vite më parë në Shën Petersburg ruheshin në një magazinë një stok butonash prej kallaji të bardhë me shkëlqim, të cilët, kur temperatura u ul, humbën shkëlqimin dhe u kthyen në gri nga e bardha. Butonat u shkërmoqën në një pluhur gri. “Murtaja e kallajit” – kështu quhej kjo “sëmundje”, por në fakt ishte një ristrukturim i strukturës së kristaleve nën ndikimin e temperaturës së ulët. Kallaji, pas kalimit nga një varietet i bardhë në një gri, shkërmoqet në pluhur. Kristalet, nga ana tjetër, ndahen në mono- dhe polikristale.

Kristale të vetme dhe polikristale

Kristalet e vetme (kripa e zakonshme) janë kristale të vetme homogjene, të përfaqësuara nga një rrjetë kristalore e vazhdueshme në formën e shumëkëndëshave të rregullt. Polikristalet (rëra, sheqeri, metalet, gurët) janë trupa kristalorë që janë rritur së bashku nga kristale të vegjël, të rregulluar rastësisht. Në kristale, vërehet një fenomen i tillë si anizotropia.

Amorf: një rast i veçantë

Trupat amorfë (rrëshirë, kolofon, qelqi, qelibar) nuk kanë një rend të qartë të rreptë në rregullimin e grimcave. Ky është një rast jo standard i rendit në të cilin grimcat janë në trupa të ngurtë. Në këtë rast vërehet dukuria e izotropisë, vetitë fizike të trupave amorfë janë të njëjta në të gjitha drejtimet. Në temperatura të larta ato bëhen si lëngje viskoze, dhe në temperatura të ulëta duken si të ngurta. Nën ndikimin e jashtëm, vetitë elastike zbulohen njëkohësisht, domethënë, me ndikim, ato shpërthejnë në grimca miniaturë, si lëndë të ngurta dhe rrjedhshmëri: me ekspozim të zgjatur të temperaturës, ato fillojnë të rrjedhin si lëngje. Ata nuk kanë temperatura specifike të shkrirjes dhe kristalizimit. Kur nxehen, trupat amorfë zbuten.

Shembuj të substancave amorfe

Merrni, për shembull, sheqerin e zakonshëm dhe zbuloni renditjen e grimcave në trupa të ngurtë në raste të ndryshme duke përdorur shembullin e tij. Në këtë rast, i njëjti material mund të shfaqet në formë kristalore ose amorfe. Nëse sheqeri i shkrirë ngurtësohet ngadalë, molekulat formojnë rreshta të njëtrajtshëm - kristale (grumbull sheqeri, ose sheqer i grimcuar). Nëse sheqeri i shkrirë, për shembull, derdhet në ujë të ftohtë, ftohja do të ndodhë shumë shpejt, dhe grimcat nuk do të kenë kohë për të formuar rreshtat e duhur - shkrirja do të ngurtësohet pa formuar kristale. Kështu fitohen karamele sheqeri (ky është sheqer jo kristalor).

Por pas ca kohësh, një substancë e tillë mund të rikristalizohet, grimcat mblidhen në rreshta të rregullt. Nëse karamele sheqeri qëndron për disa muaj, ajo do të fillojë të mbulohet me një shtresë të lirshme. Kështu shfaqen kristalet në sipërfaqe. Për sheqerin, periudha do të jetë disa muaj, dhe për gurin - miliona vjet. Karboni është një shembull unik. Grafiti është karbon kristalor, struktura e tij është e shtresuar. Dhe diamanti është minerali më i fortë në tokë, i aftë për të prerë qelqin dhe sharrimin e gurëve, përdoret për shpime dhe lustrim. Në këtë rast, substanca është një - karboni, por veçantia qëndron në aftësinë për të formuar forma të ndryshme kristalore. Kjo është një përgjigje tjetër për mënyrën sesi grimcat janë rregulluar në një trup të ngurtë.

Rezultatet. konkluzioni

Struktura dhe rregullimi i grimcave në trupat e ngurtë varet nga lloji i substancës në fjalë. Nëse substanca është kristalore, atëherë renditja e mikrogrimcave do të porositet. Strukturat amorfe nuk e kanë këtë veçori. Por kompozitat mund t'i përkasin grupit të parë dhe të dytë.

Në një rast, lëngu sillet në mënyrë të ngjashme me një të ngurtë (në një temperaturë të ulët, e cila është afër temperaturës së kristalizimit), por gjithashtu mund të sillet si një gaz (ndërsa ngrihet). Prandaj, në këtë material rishikues, u konsiderua se si grimcat janë të vendosura jo vetëm në trupa të ngurtë, por edhe në gjendje të tjera agregate themelore të materies.

Energjia kinetike e një molekule

Në një gaz, molekulat kryejnë lëvizje të lirë (të izoluara nga molekula të tjera), vetëm herë pas here duke u përplasur me njëra-tjetrën ose me muret e enës. Për sa kohë që molekula është në lëvizje të lirë, ajo ka vetëm energji kinetike. Gjatë përplasjes molekulat kanë edhe energji potenciale. Kështu, energjia totale e një gazi është shuma e energjive kinetike dhe potenciale të molekulave të tij. Sa më i rrallë të jetë gazi, aq më shumë molekula në çdo moment të kohës janë në gjendje lëvizjeje të lirë, duke pasur vetëm energji kinetike. Për rrjedhojë, kur gazi rrallohet, pjesa e energjisë potenciale zvogëlohet në krahasim me energjinë kinetike.

Energjia mesatare kinetike e një molekule në ekuilibrin e një gazi ideal ka një veçori shumë të rëndësishme: në një përzierje gazrash të ndryshëm, energjia mesatare kinetike e një molekule për përbërës të ndryshëm të përzierjes është e njëjtë.

Për shembull, ajri është një përzierje e gazrave. Energjia mesatare e një molekule ajri për të gjithë përbërësit e saj në kushte normale, kur ajri ende mund të konsiderohet si një gaz ideal, është e njëjtë. Kjo veti e gazeve ideale mund të vërtetohet në bazë të konsideratave të përgjithshme statistikore. Një pasojë e rëndësishme rrjedh prej saj: nëse dy gaze të ndryshëm (në enë të ndryshme) janë në ekuilibër termik me njëri-tjetrin, atëherë energjitë mesatare kinetike të molekulave të tyre janë të njëjta.

Në gazra, distanca midis molekulave dhe atomeve është zakonisht shumë më e madhe se madhësia e vetë molekulave, forcat e ndërveprimit të molekulave nuk janë të mëdha. Si rezultat, gazi nuk ka formën e tij dhe vëllimin konstant. Gazi është lehtësisht i ngjeshshëm dhe mund të zgjerohet pafundësisht. Molekulat e gazit lëvizin lirshëm (në përkthim, ato mund të rrotullohen), vetëm herë pas here duke u përplasur me molekula të tjera dhe me muret e enës në të cilën ndodhet gazi dhe lëvizin me shpejtësi shumë të larta.

Lëvizja e grimcave në trupat e ngurtë

Struktura e trupave të ngurtë është thelbësisht e ndryshme nga struktura e gazeve. Në to, distancat ndërmolekulare janë të vogla dhe energjia potenciale e molekulave është e krahasueshme me atë kinetike. Atomet (ose jonet, ose molekulat e tëra) nuk mund të quhen të palëvizshme, ata kryejnë lëvizje të rastësishme lëkundëse rreth pozicioneve të tyre të mesme. Sa më e lartë të jetë temperatura, aq më e madhe është energjia e lëkundjeve, dhe rrjedhimisht amplituda mesatare e lëkundjeve. Dridhjet termike të atomeve shpjegojnë gjithashtu kapacitetin e nxehtësisë së trupave të ngurtë. Le të shqyrtojmë më në detaje lëvizjet e grimcave në trupat e ngurtë kristalorë. I gjithë kristali në tërësi është një sistem oscilues i shoqëruar shumë kompleks. Devijimet e atomeve nga pozicionet mesatare janë të vogla, prandaj mund të supozojmë se atomet i nënshtrohen veprimit të forcave pothuajse elastike që i binden ligjit linear të Hukut. Sisteme të tilla osciluese quhen lineare.

Ekziston një teori e zhvilluar matematikore e sistemeve që i nënshtrohen lëkundjeve lineare. Ajo vërteton një teoremë shumë të rëndësishme, thelbi i së cilës është si më poshtë. Nëse sistemi kryen lëkundje të vogla (lineare) të ndërlidhura, atëherë duke transformuar koordinatat ai mund të reduktohet zyrtarisht në një sistem oshilatorësh të pavarur (për të cilët ekuacionet e lëkundjeve nuk varen nga njëri-tjetri). Sistemi i oshilatorëve të pavarur sillet si një gaz ideal në kuptimin që edhe atomet e këtij të fundit mund të konsiderohen të pavarur.

Duke përdorur idenë e pavarësisë së atomeve të gazit, arrijmë te ligji i Boltzmann-it. Ky përfundim shumë i rëndësishëm ofron një bazë të thjeshtë dhe të besueshme për të gjithë teorinë e trupave të ngurtë.

Ligji i Boltzmann-it

Numri i oshilatorëve me parametra të dhënë (koordinatat dhe shpejtësitë) përcaktohet në të njëjtën mënyrë si numri i molekulave të gazit në një gjendje të caktuar, sipas formulës:

Energjia e oshilatorit.

Ligji i Boltzmann-it (1) në teorinë e një trupi të ngurtë nuk ka kufizime, megjithatë, formula (2) për energjinë e një oshilatori është marrë nga mekanika klasike. Në shqyrtimin teorik të trupave të ngurtë, është e nevojshme të mbështetemi në mekanikën kuantike, e cila karakterizohet nga një ndryshim diskret në energjinë e një oshilatori. Diskretiteti i energjisë së oshilatorit bëhet i parëndësishëm vetëm në vlera mjaft të larta të energjisë së tij. Kjo do të thotë se (2) mund të përdoret vetëm në temperatura mjaft të larta. Në temperatura të larta të një trupi të ngurtë, afër pikës së shkrirjes, ligji i Boltzmann-it nënkupton ligjin e shpërndarjes uniforme të energjisë mbi shkallët e lirisë. Nëse te gazet për çdo shkallë lirie, mesatarisht, ka një sasi energjie të barabartë me (1/2) kT, atëherë oshilatori ka një shkallë lirie, përveç kinetike, ka energji potenciale. Prandaj, një shkallë lirie në një lëndë të ngurtë në një temperaturë mjaft të lartë ka një energji të barabartë me kT. Bazuar në këtë ligj, nuk është e vështirë të llogaritet energjia totale e brendshme e një trupi të ngurtë dhe pas saj, kapaciteti i tij i nxehtësisë. Një mol i një trupi të ngurtë përmban atome NA dhe çdo atom ka tre shkallë lirie. Prandaj, nishani përmban 3 oshilatorë NA. Energjia e nishanit të një trupi të ngurtë

dhe kapacitetin molar të nxehtësisë së një trupi të ngurtë në temperatura mjaft të larta

Përvoja e konfirmon këtë ligj.

Lëngjet zënë një pozicion të ndërmjetëm midis gazeve dhe trupave të ngurtë. Molekulat e një lëngu nuk ndryshojnë në distanca të gjata, dhe lëngu në kushte normale ruan vëllimin e tij. Por ndryshe nga trupat e ngurtë, molekulat jo vetëm që lëkunden, por edhe kërcejnë nga një vend në tjetrin, domethënë ato bëjnë lëvizje të lira. Kur temperatura rritet, lëngjet ziejnë (ka të ashtuquajturën pikë vlimi) dhe kthehen në gaz. Ndërsa temperatura bie, lëngjet kristalizohen dhe bëhen të ngurta. Ekziston një pikë në fushën e temperaturës në të cilën kufiri midis gazit (avulli i ngopur) dhe lëngut zhduket (pika kritike). Modeli i lëvizjes termike të molekulave në lëngje afër temperaturës së ngurtësimit është shumë i ngjashëm me sjelljen e molekulave në trupat e ngurtë. Për shembull, koeficientët e kapacitetit të nxehtësisë janë pothuajse të njëjta. Meqenëse kapaciteti i nxehtësisë i një substance gjatë shkrirjes ndryshon pak, mund të konkludohet se natyra e lëvizjes së grimcave në një lëng është afër lëvizjes në një të ngurtë (në temperaturën e shkrirjes). Kur nxehet, vetitë e lëngut ndryshojnë gradualisht, dhe ai bëhet më shumë si një gaz. Në lëngje, energjia mesatare kinetike e grimcave është më e vogël se energjia potenciale e ndërveprimit të tyre ndërmolekular. Energjia e bashkëveprimit ndërmolekular në lëngje dhe trupa të ngurtë ndryshojnë në mënyrë të parëndësishme. Nëse krahasojmë nxehtësinë e shkrirjes dhe nxehtësinë e avullimit, do të shohim se gjatë kalimit nga një gjendje grumbullimi në një tjetër, nxehtësia e shkrirjes është dukshëm më e ulët se nxehtësia e avullimit. Një përshkrim adekuat matematik i strukturës së një lëngu mund të jepet vetëm me ndihmën e fizikës statistikore. Për shembull, nëse një lëng përbëhet nga molekula sferike identike, atëherë struktura e tij mund të përshkruhet nga funksioni i shpërndarjes radiale g(r), i cili jep probabilitetin e gjetjes së ndonjë molekule në një distancë r nga ajo e dhënë, e zgjedhur si pikë referimi. . Eksperimentalisht, ky funksion mund të gjendet duke studiuar difraksionin e rrezeve X ose neutroneve; është e mundur të kryhen simulime kompjuterike të këtij funksioni duke përdorur mekanikën e Njutonit.

Teoria kinetike e lëngut u zhvillua nga Ya.I. Frenkel. Në këtë teori, lëngu konsiderohet, si në rastin e një trupi të ngurtë, si një sistem dinamik oshilatorësh harmonikë. Por ndryshe nga një trup i ngurtë, pozicioni ekuilibër i molekulave në një lëng është i përkohshëm. Pasi lëkundet rreth një pozicioni, molekula e lëngshme hidhet në një pozicion të ri që ndodhet në lagje. Një kërcim i tillë ndodh me shpenzimin e energjisë. Koha mesatare e "jetës së vendosur" të një molekule të lëngshme mund të llogaritet si:

\[\majtas\langle t\djathtas\rangle =t_0e^(\frac(W)(kT))\majtas(5\djathtas),\]

ku $t_0\ $ është periudha e lëkundjeve rreth një pozicioni ekuilibri. Energjia që duhet të marrë një molekulë për të lëvizur nga një pozicion në tjetrin quhet energjia e aktivizimit W, dhe koha kur molekula është në pozicionin e ekuilibrit quhet koha e "jetës së vendosur" t.

Për një molekulë uji, për shembull, në temperaturën e dhomës, një molekulë bën rreth 100 dridhje dhe hidhet në një pozicion të ri. Forcat e tërheqjes midis molekulave të një lëngu janë të mëdha për të ruajtur vëllimin, por jeta e kufizuar e ulur e molekulave çon në shfaqjen e një fenomeni të tillë si rrjedhshmëria. Gjatë lëkundjeve të grimcave pranë pozicionit të ekuilibrit, ato përplasen vazhdimisht me njëri-tjetrin, prandaj, edhe një ngjeshje e vogël e lëngut çon në një "ngurtësim" të mprehtë të përplasjeve të grimcave. Kjo nënkupton një rritje të mprehtë të presionit të lëngut në muret e enës në të cilën është ngjeshur.

Shembulli 1

Detyrë: Përcaktoni kapacitetin termik specifik të bakrit. Supozoni se temperatura e bakrit është afër pikës së shkrirjes. (Masa molare e bakrit $\mu =63\cdot 10^(-3)\frac(kg)(mol))$

Sipas ligjit Dulong dhe Petit, një mol substancash kimikisht të thjeshta në temperatura afër pikës së shkrirjes ka një kapacitet nxehtësie:

Kapaciteti specifik termik i bakrit:

\[C=\frac(c)(\mu)\në C=\frac(3R)(\mu)\majtas(1.2\djathtas),\] \[C=\frac(3\cdot 8,31) (63\cdot 10^(-3))=0,39\ \cdot 10^3(\frac(J)(kgK))\]

Përgjigje: Kapaciteti specifik i nxehtësisë së bakrit është 0,39$\ \cdot 10^3\left(\frac(J)(kgK)\djathtas).$

Detyrë: Shpjegoni në mënyrë të thjeshtuar nga pikëpamja e fizikës procesin e tretjes së kripës (NaCl) në ujë.

Baza e teorisë moderne të zgjidhjeve u krijua nga D.I. Mendelejevi. Ai zbuloi se gjatë shpërbërjes, dy procese ndodhin njëkohësisht: fizik - shpërndarja uniforme e grimcave të substancës së tretur në të gjithë vëllimin e tretësirës dhe kimike - ndërveprimi i tretësit me substancën e tretur. Ne jemi të interesuar për procesin fizik. Molekulat e kripës nuk i shkatërrojnë molekulat e ujit. Në këtë rast, do të ishte e pamundur të avullohej uji. Nëse molekulat e kripës do të lidheshin me molekulat e ujit, do të merrnim një substancë të re. Dhe molekulat e kripës nuk mund të depërtojnë brenda molekulave të ujit.

Një lidhje jon-dipol ndodh midis joneve Na+ dhe Cl- të klorit dhe molekulave polare të ujit. Ajo rezulton të jetë më e fortë se lidhjet jonike në molekulat e kripës. Si rezultat i këtij procesi, lidhja midis joneve të vendosura në sipërfaqen e kristaleve të NaCl dobësohet, jonet e natriumit dhe klorit shkëputen nga kristali dhe molekulat e ujit formojnë rreth tyre të ashtuquajturat guaska hidratimi. Jonet e hidratuara të ndara nën ndikimin e lëvizjes termike shpërndahen në mënyrë uniforme midis molekulave të tretësit.

Molekulat dhe atomet e një trupi të ngurtë janë të renditur në një rend dhe formë të caktuar rrjetë kristali. Trupat e tillë quhen kristalorë. Atomet lëkunden rreth pozicionit të ekuilibrit dhe tërheqja ndërmjet tyre është shumë e fortë. Prandaj, trupat e ngurtë në kushte normale ruajnë vëllimin dhe kanë formën e tyre.

Ekuilibri termik është gjendja e një sistemi termodinamik në të cilin ai kalon në mënyrë spontane pas një periudhe kohe mjaft të gjatë në kushte të izolimit nga mjedisi.

Temperatura është një sasi fizike që karakterizon energjinë mesatare kinetike të grimcave të një sistemi makroskopik në një gjendje ekuilibri termodinamik. Në një gjendje ekuilibri, temperatura ka të njëjtën vlerë për të gjitha pjesët makroskopike të sistemit.

Gradë Celsius(simboli: °C) është një njësi e zakonshme e temperaturës e përdorur në Sistemin Ndërkombëtar të Njësive (SI) së bashku me kelvinin.

Termometër mjekësor me merkur

Termometër mekanik

Shkalla Celsius është emëruar sipas shkencëtarit suedez Anders Celsius, i cili në 1742 propozoi një shkallë të re për matjen e temperaturës. Zero në shkallën Celsius ishte pika e shkrirjes së akullit dhe 100° ishte pika e vlimit të ujit në presionin standard atmosferik. (Fillimisht, Celsius mori temperaturën e shkrirjes së akullit si 100 °, dhe pikën e vlimit të ujit si 0 °. Dhe vetëm më vonë, bashkëkohësi i tij Carl Linnaeus "e ktheu" këtë shkallë). Kjo shkallë është lineare në intervalin 0-100° dhe gjithashtu vazhdon në mënyrë lineare në rajonin nën 0° dhe mbi 100°. Lineariteti është një çështje kryesore me matjet e sakta të temperaturës. Mjafton të përmendim se një termometër klasik i mbushur me ujë nuk mund të shënohet për temperaturat nën 4 gradë Celsius, sepse në këtë diapazon uji fillon të zgjerohet sërish.

Përkufizimi fillestar i shkallës Celsius varej nga përkufizimi i presionit standard atmosferik, sepse si pika e vlimit të ujit ashtu edhe pika e shkrirjes së akullit varen nga presioni. Kjo nuk është shumë e përshtatshme për standardizimin e njësisë matëse. Prandaj, pas miratimit të kelvinit K si njësi bazë të temperaturës, përkufizimi i shkallës Celsius u rishikua.

Sipas përkufizimit modern, një gradë Celsius është e barabartë me një kelvin K, dhe zeroja e shkallës Celsius është vendosur në atë mënyrë që temperatura e pikës së trefishtë të ujit të jetë 0,01 °C. Si rezultat, shkallët e Celsius dhe Kelvin janë zhvendosur me 273.15:

26)Gaz ideal- një model matematikor i një gazi, në të cilin supozohet se energjia potenciale e bashkëveprimit të molekulave mund të neglizhohet në krahasim me energjinë e tyre kinetike. Nuk ka forca tërheqëse ose zmbrapsëse midis molekulave, përplasjet e grimcave midis tyre dhe me muret e enës janë absolutisht elastike dhe koha e bashkëveprimit midis molekulave është jashtëzakonisht e vogël në krahasim me kohën mesatare midis përplasjeve.

Ku kështë konstanta e Boltzmann-it (raporti i konstantës së gazit universal R në numrin e Avogadro N A), i- numri i shkallëve të lirisë së molekulave (në shumicën e problemeve rreth gazeve ideale, ku molekulat supozohen të jenë sfera me rreze të vogël, analog fizik i të cilave mund të jenë gazet inerte), dhe Tështë temperatura absolute.

Ekuacioni bazë i MKT lidh parametrat makroskopikë (presioni, vëllimi, temperatura) të një sistemi gazi me ato mikroskopike (masa molekulare, shpejtësia mesatare e lëvizjes së tyre).

Fizika. Molekulat. Rregullimi i molekulave në distancë të gaztë, të lëngët dhe të ngurtë.

Në gjendje të gaztë, molekulat nuk janë të lidhura me njëra-tjetrën, ato ndodhen në një distancë të madhe nga njëra-tjetra. Lëvizja Browniane. Gazi mund të kompresohet relativisht lehtë.
Në një lëng, molekulat janë afër njëra-tjetrës, duke dridhur së bashku. Pothuajse i pakompresueshëm.
Në një të ngurtë - molekulat janë të rregulluara në një rend të rreptë (në rrjeta kristalore), nuk ka lëvizje të molekulave. Kompresimi nuk do të dorëzohet.
Struktura e materies dhe fillimi i kimisë:
http://samlib.ru/a/anemow_e_m/aa0.shtml
(pa regjistrim dhe mesazhe SMS, në një format teksti të përshtatshëm: mund të përdorni Ctrl+C)
Nuk është aspak e mundur të pajtohemi që në gjendje të ngurtë molekulat nuk lëvizin.
Lëvizja e molekulave në gaze
Në gazra, distanca midis molekulave dhe atomeve është zakonisht shumë më e madhe se madhësia e molekulave, dhe forcat tërheqëse janë shumë të vogla. Prandaj, gazrat nuk kanë formën e tyre dhe vëllimin konstant. Gazrat kompresohen lehtësisht sepse forcat refuzuese në distanca të mëdha janë gjithashtu të vogla. Gazet kanë vetinë të zgjerohen pafundësisht, duke mbushur të gjithë vëllimin që u është dhënë. Molekulat e gazit lëvizin me shpejtësi shumë të larta, përplasen me njëra-tjetrën, kërcejnë njëra-tjetrën në drejtime të ndryshme. Ndikimet e shumta të molekulave në muret e enës krijojnë presionin e gazit.

Lëvizja e molekulave në lëngje
Në lëngje, molekulat jo vetëm që lëkunden rreth pozicionit të ekuilibrit, por edhe kërcejnë nga një pozicion ekuilibri në tjetrin. Këto kërcime ndodhin periodikisht. Intervali kohor midis kërcimeve të tilla quhet koha mesatare e jetës së vendosur (ose koha mesatare e relaksimit) dhe shënohet me shkronjën?. Me fjalë të tjera, koha e relaksimit është koha e lëkundjes rreth një pozicioni specifik të ekuilibrit. Në temperaturën e dhomës, kjo kohë është mesatarisht 10-11 s. Koha e një lëkundjeje është 10-1210-13 s.

Koha e jetës së vendosur zvogëlohet me rritjen e temperaturës. Distanca midis molekulave të lëngshme është më e vogël se madhësia e molekulave, grimcat janë afër njëra-tjetrës dhe tërheqja ndërmolekulare është e madhe. Sidoqoftë, rregullimi i molekulave të lëngshme nuk është i renditur rreptësisht në të gjithë vëllimin.
Lëngjet, si lëndët e ngurta, ruajnë vëllimin e tyre, por nuk kanë formën e tyre. Prandaj, ato marrin formën e enës në të cilën ndodhen. Një lëng ka vetinë e rrjedhshmërisë. Për shkak të kësaj vetie, lëngu nuk i reziston ndryshimit të formës, ngjesh pak dhe vetitë e tij fizike janë të njëjta në të gjitha drejtimet brenda lëngut (izotropia e lëngshme). Natyra e lëvizjes molekulare në lëngje u krijua për herë të parë nga fizikani sovjetik Yakov Ilyich Frenkel (1894-1952).
Lëvizja e molekulave në trupa të ngurtë
Molekulat dhe atomet e një trupi të ngurtë janë të rregulluar në një rend të caktuar dhe formojnë një rrjetë kristalore. Trupat e tillë quhen kristalorë. Atomet lëkunden rreth pozicionit të ekuilibrit dhe tërheqja ndërmjet tyre është shumë e fortë. Prandaj, trupat e ngurtë në kushte normale ruajnë vëllimin e tyre dhe kanë formën e tyre.
Në lëvizje të gaztë në mënyrë të rastësishme, prerë brenda
Në lëng-lëvizje në linjë me njëri-tjetrin
Në gjendje të ngurtë - mos lëvizni.