Агрегатное состояние вещества

Получим выражение для взаимной потенциальной энергии двух молекул газа. Воспользуемся связью между работой и потенциальной энергией. Элементарная работа, совершаемая результирующей силой межмолекулярного взаимодействия при увеличении расстояния между молекулами на

 

(28. 1)

 

равна убыли потенциальной энергии молекул:

 

,

 

от

 

(28. 2)

 

(см §27).

Интегрируя выражение (28. 2) по до , имеем

 

 

Полагая , окончательно получаем

 

(28. 3)

 

где и

 

Выражение (28. 3) называют формулой Леннарда - Джонса. Изобразим зависимость (28. 3) от графически (28. 1).

 

 

 

Рис. 28.1

 

Из рисунка 28. 1 видно, что при взаимная потенциальная энергия молекул минимальна. Расстояние соответствует равновесному расстоянию между молекулами при отсутствии теплового движения.

Зависимость , изображенная на рис. 28. 1, аналогична для молекул жидкостей и твердых тел. Глубина потенциальной ямы определяет величину работы, которую нужно совершить против сил притяжения для того, чтобы молекулы, находящиеся в состоянии равновесия, развести на бесконечно большое расстояние.

Агрегатное состояние вещества зависит от соотношения между и кинетической энергией теплового движения молекул, имеющей порядок :

1) если мало, , то молекулы распологаются в определенном

порядке - твердое тело

2) если велико, , то тепловое движение препятствует сближению

молекул, приводящему к образованию устойчивых структур - газ;

3) при молекулы перемещаются, но расстояние между ними мало отличается от - жидкость.

Следовательно, в зависимости от температуры вещество может находиться в различных агрегатных состояниях.