Как влияет тепловое движение молекул и атомов на агрегатное состояние вещества кратко

Обновлено: 02.07.2024

Да, собственно, никак.
Во всех случаях характер теплового движения молекул и атомов хаотичен.
Для агрегатного состояния важно соотношение потенциальной энергии взаимодействия молекул и кинетической энергии теплового движения.

Пригрей парня и ответ сам придёт, даже как молекулы о беременности вопрос решают

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.


1. Понятие о тепловом явлении

В окружающем нас мире происходят различные физические явления, которые связаны с нагреванием и охлаждением тел. Словами холодный, теплый, горячий, мы указываем на степень нагревания тела. То есть указываем на различную температуру тел. Следовательно температурой называют физическую величину которая определяет степень нагревания тела. Явления, связанные с нагреванием или охлаждением тел, то есть изменением температуры, называют тепловыми. К тепловым явлениям относятся, например нагревания и охлаждения воздуха, таянии льда, плавления металлов, испарение воды и другие.

2. Понятие о температуре. Виды термометров

Температурой называют физическую величину, которая определяет степень нагревания тела.

Температура измеряется разными термометрами:

  1. Спиртовой термометр.
  2. Ртутный термометр.
  3. Газовый термометр.
  4. Полупроводниковый термометр.
  5. Электронный термометр.

Температуру измеряют в градусах по Цельсию. Кроме шкалы по Цельсию существуют еще шкала по Кельвину и шкала по Фаренгейту.

3. Зависимость кинетической энергии движения молекул от температуры

  1. Зависимость кинетической энергии движения молекул от температуры

Молекулы или атомы, из которых состоят тела, находятся в непрерывном беспорядочном движении. Их количество, в окружающих телах очень велико. Так как движение частиц связано с температурой, то чем выше температура, тем скорость движения молекул или атомов больше. Чем меньше температура, тем скорость движения частиц меньше. Поэтому скорость движения молекул зависит от температуры. Температура тела находится в тесной связи со средней кинетической энергией молекул. Чем выше температура тела, тем больше средняя кинетическая энергия его молекул. При понижении температуры тела, средняя кинетическая энергия его молекул уменьшается.

В тепловом движении участвуют все молекулы тела, поэтому с изменением теплового движения, изменяется и состояние тела, его свойства. Так, при повышении температуры, лед начинает таять, превращаясь в жидкость. Если понижать температуру, например ртути, то она из жидкости превращается в твердое состояние.

4. Понятие теплового движения частиц

Беспорядочное движение частиц, из которых состоят тела, называют тепловым движением.

Молекулы или атомы, из которых состоят тела, находятся в непрерывном беспорядочном движении. Их количество в окружающих нас телах очень велико. Например, в одном кубическом сантиметре воды содержится 3,34*10 в 22 степени. И поэтому изучить движение молекул, очень сложно.

Как уже отмечалось выше, одним из важнейших параметров, ха­рактеризующих молекулу, является минимальная потенциальная энер­гия взаимодействия EP0. Силы притяжения, действующие между молекулами стремятся сконденсировать вещество, т.е. сблизить его молекулы до расстояния r0 (рис.3), когда их потенциальная энер­гия взаимодействия минимальна и равна EP0, но этому сближению препятствует хаотическое тепловое движение молекул. Интенсивность этого движения определяется средней кинетической энергией моле­кулы, которая имеет порядок kT, где k - постоянная Больцмана. Агрегатные состояния вещества существенным образом зависят от соотношения величин EP0 и kT.

Предположим, что температура рассматриваемой системы молекул столь высока, что kT >> EP0. В этом случае интенсивное хаотическое тепловое движение мешает силам притяжения соединить мо­лекулы в агрегаты из нескольких частиц, сблизившихся до расстояния r0: при соударениях большая кинетическая энергия молекул будет легко разбивать эти агрегаты на составляющие молекулы и, таким образом, вероятность образования устойчивых агрегатов будет как угодно малой. В этих обстоятельствах рассматриваемые молекулы, очевидно, будут находиться в газообразном состоянии.

Если температура системы частиц очень низкая, т.е. kT

Подытоживая, можно сказать, если вещество находится при
очень низкой температуре, то молекулы имеют очень малую кинетичес­кую энергию и силы притяжения удерживают молекулы вместе в упоря­доченной плотно упакованной структуре, или решетке. При этом молекулы совершают колебания возле узлов (положений равновесия) кристал­лической решетки с амплитудой тем меньшей, чем ниже температура. Если к кристаллу подвести энергию, его температура повышается, и молекулы все сильнее колеблются относительно своих равновесных по­ложений. Если к кристаллу подведена достаточная энергия, то упорядоченная структура молекулярного кристалла разрушается кинети­ческой энергией теплового движения и молекулы получают возможность свободно "скользить" одна вдоль другой, хотя по-прежнему соприка­саются друг с другом. Эта ситуация соответствует жидкому состоянию, а температура перехода между кристаллическим и жидким сос­тоянием определяется по порядку величины определяется из равенства kTпл = EP0 , где Tпл - температура плавления вещества. Жидкость по-прежнему удерживается силами притяжения, хотя молекулы имеют достаточно большую кинетическую энергию движения, чтобы оставаться в фикси­рованных положениях равновесия. Если к жидкости подвести еще до­полнительную энергию, молекулы начинают двигаться достаточно быстро и способны преодолевать силы притяжения, полностью отделяясь друг от друга и двигаясь в пространстве по независимым траекториям. Эта ситуация соответствует газообразному состоянию, а температура перехода между жидкостью и газом называется температурой кипения.




В заключение этого параграфа отметим, какие виды движений испытывает молекула вещества, находящегося в определенном агрегатном состоянии.

При нормальных условиях расстояние между молекулами в газе в десятки раз (см.пример параграфа 1.1) превышают их размеры; большую часть времени они движутся прямолинейно без взаимодей­ствия и только значительно меньшую часть времени, когда находят­ся на близких расстояниях от других молекул, взаимодействуют с ними, меняя направление своего движения. Таким образом, в газо­образном состоянии движение молекулы выглядит так, как схематич­но показано на рис.6,а.


В твердом состоянии каждая молекула (атом) вещества находит­ся в равновесном положении (узел кристаллической решетки), возле которого она совершает малые колебания, причем направление (к при­меру, аа ′ на рис.6,б) и амплитуда этих колебаний случайно изменяются (к примеру, на направление bb ′ ) через время, значительно большее периода этих колебаний; частоты колебаний молекул, расположенных в разных местах, в общем случае, неодинаковы. Траектория движения отдельной молекулы твердого тела в общих чертах представ­лена на рис.6,б.

Молекулы твердого тела упакованы так плотно, что расстояние между ними примерно равно их диаметру, т.е. расстоянию r0 на рис.3. Из опыта известно, что плотность жидкого состояния примерно на 10 % меньше плотности твердого, при прочих равных условиях. Поэтому расстояние между молекулами жидкого состояния нес­колько больше r0. Учитывая, что в жидком состоянии молекулы об­ладают еще и большей кинетической энергией теплового движения, следует ожидать, что, в отличие от твердого состояния, они могут, совершая колебательное движение, достаточно легко менять свое местоположение, перемещаясь на расстояние, существенно не превышаю­щее диаметр молекулы. Траектория движения молекулы жидкости в главных чертах выглядит так, как схематически показано на рис.6,в. Таким образом, движение молекулы в жидкости сочетает в себе посту­пательное движение, как это имеет место в газе, с колебательным, что наблюдается в твердом теле.

Несмотря на неодинаковый характер движения молекул в различ­ных агрегатных состояниях, общим является случайность, непредска­зуемость этих движений. Средняя кинетическая энергия этих беспоря­дочных движений определяет тепловое состояние вещества, его темпе­ратуру.

Как уже отмечалось выше, одним из важнейших параметров, ха­рактеризующих молекулу, является минимальная потенциальная энер­гия взаимодействия EP0. Силы притяжения, действующие между молекулами стремятся сконденсировать вещество, т.е. сблизить его молекулы до расстояния r0 (рис.3), когда их потенциальная энер­гия взаимодействия минимальна и равна EP0, но этому сближению препятствует хаотическое тепловое движение молекул. Интенсивность этого движения определяется средней кинетической энергией моле­кулы, которая имеет порядок kT, где k - постоянная Больцмана. Агрегатные состояния вещества существенным образом зависят от соотношения величин EP0 и kT.

Предположим, что температура рассматриваемой системы молекул столь высока, что kT >> EP0. В этом случае интенсивное хаотическое тепловое движение мешает силам притяжения соединить мо­лекулы в агрегаты из нескольких частиц, сблизившихся до расстояния r0: при соударениях большая кинетическая энергия молекул будет легко разбивать эти агрегаты на составляющие молекулы и, таким образом, вероятность образования устойчивых агрегатов будет как угодно малой. В этих обстоятельствах рассматриваемые молекулы, очевидно, будут находиться в газообразном состоянии.

Если температура системы частиц очень низкая, т.е. kT ′ на рис.6,б) и амплитуда этих колебаний случайно изменяются (к примеру, на направление bb ′ ) через время, значительно большее периода этих колебаний; частоты колебаний молекул, расположенных в разных местах, в общем случае, неодинаковы. Траектория движения отдельной молекулы твердого тела в общих чертах представ­лена на рис.6,б.

Молекулы твердого тела упакованы так плотно, что расстояние между ними примерно равно их диаметру, т.е. расстоянию r0 на рис.3. Из опыта известно, что плотность жидкого состояния примерно на 10 % меньше плотности твердого, при прочих равных условиях. Поэтому расстояние между молекулами жидкого состояния нес­колько больше r0. Учитывая, что в жидком состоянии молекулы об­ладают еще и большей кинетической энергией теплового движения, следует ожидать, что, в отличие от твердого состояния, они могут, совершая колебательное движение, достаточно легко менять свое местоположение, перемещаясь на расстояние, существенно не превышаю­щее диаметр молекулы. Траектория движения молекулы жидкости в главных чертах выглядит так, как схематически показано на рис.6,в. Таким образом, движение молекулы в жидкости сочетает в себе посту­пательное движение, как это имеет место в газе, с колебательным, что наблюдается в твердом теле.

Несмотря на неодинаковый характер движения молекул в различ­ных агрегатных состояниях, общим является случайность, непредска­зуемость этих движений. Средняя кинетическая энергия этих беспоря­дочных движений определяет тепловое состояние вещества, его темпе­ратуру.

Любое вещество состоит из мельчайших частиц — молекул. Молекула — это наименьшая частица данного вещества, сохраняющая все его химические свойства. Молекулы расположены в пространстве дискретно, т. е. на некоторых расстояниях друг от друга, и находятся в состоянии непрерывного беспорядочного (хаотичного) движения.

Поскольку тела состоят из большого числа молекул и движение молекул беспорядочно, то нельзя точно сказать, сколько ударов будет испытывать та или иная молекула со стороны других. Поэтому говорят, что положение молекулы, её скорость в каждый момент времени случайны. Однако это не означает, что движение молекул не подчиняется определённым законам. В частности, хотя скорости молекул в некоторый момент времени различны, у большинства из них значения скорости близки к некоторому определённому значению. Обычно, говоря о скорости движения молекул, имеют в виду среднюю скорость (v$cp ).

тепловое движение

Нельзя выделить какое-то определённое направление, в котором движутся все молекулы. Движение молекул никогда не прекращается. Можно сказать, что оно непрерывно. Такое непрерывное хаотическое движение атомов и молекул называют — тепловое движение. Такое название определяется тем, что скорость движения молекул зависит от температуры тела. Чем больше средняя скорость движения молекул тела, тем выше его температура. И наоборот, чем выше температура тела, тем больше средняя скорость движения молекул.

тепловое движение

Броуновское движение

Движение молекул жидкости было обнаружено при наблюдении броуновского движения — движения взвешенных в ней очень мелких частиц твердого вещества. Каждая частица беспрерывно совершает скачкообразные перемещения в произвольных направлениях, описывая траектории в виде ломаной линии. Такое поведение частиц можно объяснить, считая, что они испытывают удары молекул жидкости одновременно с разных сторон. Различие в числе этих ударов с противоположных направлений приводит к движению частицы, поскольку ее масса соизмерима с массами самих молекул. Движение таких частиц впервые обнаружил в 1827 г. английский ботаник Броун, наблюдая под микроскопом частицы цветочной пыльцы в воде, почему оно и было названо — броуновское движение.

Читайте также: