घन अवस्थेतील रेणूंमधील अंतर किती आहे. रेणू आणि त्यांच्या दरम्यान कार्य करणार्या शक्तींमधील अंतर वायू, द्रव आणि घन पदार्थांचे गुणधर्म निर्धारित करतात. निसर्गातील सर्वात कठीण पदार्थ

100°C वर संतृप्त पाण्याच्या वाफेच्या रेणूंमधील सरासरी अंतर किती आहे?

कार्य क्रमांक 4.1.65 "USPTU येथे भौतिकशास्त्रातील प्रवेश परीक्षांच्या तयारीसाठी कार्यांचा संग्रह" मधून

दिले:

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

समस्येचे निराकरण:

\(\nu\) mol च्या बरोबरीच्या काही अनियंत्रित प्रमाणात पाण्याची वाफ विचारात घ्या. दिलेल्या पाण्याच्या वाफेने व्यापलेले आकारमान \ (V \) निश्चित करण्यासाठी, तुम्हाला क्लेपेयरॉन-मेंडेलीव्ह समीकरण वापरावे लागेल:

या सूत्रात, \(R\) हा सार्वत्रिक वायू स्थिरांक आहे, जो 8.31 J/(mol·K) आहे. 100 डिग्री सेल्सिअस तापमानात संतृप्त पाण्याच्या वाफेचा दाब 100 kPa आहे, हे ज्ञात तथ्यआणि प्रत्येक विद्यार्थ्याला माहित असले पाहिजे.

पाण्याच्या वाफेच्या रेणूंची संख्या निश्चित करण्यासाठी \(N\), आम्ही खालील सूत्र वापरतो:

येथे \(N_A\) Avogadro ची संख्या आहे, 6.023 10 23 1/mol च्या बरोबरीची.

मग प्रत्येक रेणूसाठी घनफळाचा घन असतो \(V_0\), स्पष्टपणे सूत्राद्वारे निर्धारित केला जातो:

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

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

आता समस्येसाठी आकृती पहा. प्रत्येक रेणू पारंपारिकपणे त्याच्या स्वतःच्या घनामध्ये स्थित असतो, दोन रेणूंमधील अंतर 0 ते \(2d\) पर्यंत बदलू शकते, जेथे \(d\) ही घनाच्या काठाची लांबी असते. सरासरी अंतर \(l\) घनाच्या काठाच्या लांबीच्या समान असेल \(d\):

काठाची लांबी \(d\) याप्रमाणे आढळू शकते:

परिणामी, आम्हाला खालील सूत्र मिळते:

तापमानाला केल्विन स्केलमध्ये रूपांतरित करू आणि उत्तराची गणना करू:

उत्तर: 3.72 एनएम.

तुम्हाला उपाय समजत नसल्यास आणि तुम्हाला काही प्रश्न असल्यास किंवा तुम्हाला एखादी त्रुटी आढळल्यास, खाली टिप्पणी करण्यास मोकळ्या मनाने सांगा.

वायूंमध्ये, रेणू आणि अणूंमधील अंतर सामान्यतः बरेच असते अधिक आकाररेणू आणि आकर्षक शक्ती खूप लहान आहेत. म्हणून, वायूंचा स्वतःचा आकार आणि स्थिर खंड नसतो. वायू सहजपणे संकुचित होतात कारण मोठ्या अंतरावरील तिरस्करणीय शक्ती देखील लहान असतात. गॅसेसमध्ये अनिश्चित काळासाठी विस्तारण्याची मालमत्ता असते, त्यांना प्रदान केलेले संपूर्ण खंड भरतात. वायूचे रेणू खूप वेगाने फिरतात, एकमेकांवर आदळतात, वेगवेगळ्या दिशांनी एकमेकांपासून दूर जातात. जहाजाच्या भिंतींवर रेणूंचे असंख्य प्रभाव निर्माण होतात गॅस दाब.

द्रवपदार्थांमध्ये रेणूंची हालचाल

द्रवपदार्थांमध्ये, रेणू केवळ समतोल स्थितीभोवती फिरत नाहीत तर एका समतोल स्थितीतून दुसऱ्या स्थानावर उडी मारतात. या उडी अधूनमधून होत असतात. अशा उडींमधील वेळ मध्यांतर म्हणतात स्थिर जीवनाचा सरासरी वेळ(किंवा सरासरी विश्रांती वेळ) आणि अक्षराने दर्शविले जाते ?. दुसऱ्या शब्दांत, विश्रांतीची वेळ म्हणजे एका विशिष्ट समतोल स्थितीभोवती दोलनांचा वेळ. येथे खोलीचे तापमानही वेळ सरासरी 10 -11 से. एका दोलनाची वेळ 10 -12 ... 10 -13 s आहे.

वाढत्या तापमानासह स्थिर जीवनाचा कालावधी कमी होतो. द्रव रेणूंमधील अंतर रेणूंच्या आकारापेक्षा लहान असते, कण एकमेकांच्या जवळ असतात आणि आंतरआण्विक आकर्षण मोठे असते. तथापि, संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये द्रव रेणूंची व्यवस्था काटेकोरपणे ऑर्डर केलेली नाही.

द्रवपदार्थ, घन पदार्थांप्रमाणे, त्यांचे आकारमान टिकवून ठेवतात परंतु त्यांचा स्वतःचा आकार नसतो. म्हणून, ते ज्या पात्रात आहेत त्या पात्राचे रूप घेतात. द्रवामध्ये गुणधर्म आहे तरलता. या गुणधर्मामुळे, द्रव आकारातील बदलास प्रतिकार करत नाही, ते थोडेसे संकुचित करते आणि त्याचे भौतिक गुणधर्म द्रव आत सर्व दिशांना समान असतात (द्रवांचे समस्थानिक). प्रथमच, द्रवांमध्ये आण्विक गतीचे स्वरूप सोव्हिएत भौतिकशास्त्रज्ञ याकोव्ह इलिच फ्रेंकेल (1894 - 1952) यांनी स्थापित केले.

घन पदार्थांमध्ये रेणूंची हालचाल

घन शरीराचे रेणू आणि अणू एका विशिष्ट क्रमाने आणि स्वरूपात मांडलेले असतात क्रिस्टल जाळी. अशा घन पदार्थांना क्रिस्टलीय म्हणतात. अणू समतोल स्थितीबद्दल दोलन करतात आणि त्यांच्यामधील आकर्षण खूप मजबूत आहे. म्हणून, घन शरीरे सामान्य परिस्थितीव्हॉल्यूम टिकवून ठेवा आणि त्यांचा स्वतःचा आकार आहे.

आण्विक भौतिकशास्त्र सोपे आहे!

रेणूंची परस्पर क्रिया शक्ती

पदार्थाचे सर्व रेणू आकर्षण आणि प्रतिकर्षणाच्या शक्तींद्वारे एकमेकांशी संवाद साधतात.
रेणूंच्या परस्परसंवादाचा पुरावा: ओले होण्याची घटना, कॉम्प्रेशन आणि स्ट्रेचिंगचा प्रतिकार, घन आणि वायूंची कमी संकुचितता इ.
रेणूंच्या परस्परसंवादाचे कारण म्हणजे पदार्थातील चार्ज केलेल्या कणांचे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परक्रिया.

ते कसे समजावून सांगावे?

अणूमध्ये सकारात्मक चार्ज केलेले न्यूक्लियस आणि नकारात्मक चार्ज केलेले इलेक्ट्रॉन शेल असते. न्यूक्लियसचा चार्ज सर्व इलेक्ट्रॉनच्या एकूण चार्जच्या समान असतो, म्हणून, संपूर्णपणे, अणू विद्युतदृष्ट्या तटस्थ असतो.
एक किंवा अधिक अणूंचा समावेश असलेला रेणू देखील विद्युतदृष्ट्या तटस्थ असतो.

दोन अचल रेणूंचे उदाहरण वापरून रेणूंमधील परस्परसंवादाचा विचार करा.

गुरुत्वाकर्षण आणि विद्युत चुंबकीय शक्ती निसर्गातील शरीरांमध्ये असू शकतात.
रेणूंचे वस्तुमान अत्यंत लहान असल्याने, रेणूंमधील गुरुत्वीय परस्परसंवादाच्या नगण्य शक्तींकडे दुर्लक्ष केले जाऊ शकते.

खूप मोठ्या अंतरावर, रेणूंमध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक परस्परसंवाद नाही.

परंतु, रेणूंमधील अंतर कमी झाल्यामुळे, रेणू स्वतःला दिशा देऊ लागतात जेणेकरुन त्यांच्या एकमेकांना तोंड देत असलेल्या बाजूंवर भिन्न चिन्हे असतील (सर्वसाधारणपणे, रेणू तटस्थ राहतात), आणि रेणूंमध्ये आकर्षक शक्ती निर्माण होतात.

रेणूंमधील अंतर आणखी कमी झाल्यास, रेणूंच्या अणूंच्या नकारात्मक चार्ज केलेल्या इलेक्ट्रॉन शेलच्या परस्परसंवादाच्या परिणामी तिरस्करणीय शक्ती उद्भवतात.

परिणामी, रेणू आकर्षण आणि तिरस्करणीय शक्तींच्या योगाने प्रभावित होतो. मोठ्या अंतरावर, आकर्षक शक्ती प्रचलित असते (2-3 आण्विक व्यासाच्या अंतरावर, आकर्षण जास्तीत जास्त असते), कमी अंतरावर, तिरस्करणीय शक्ती असते.

रेणूंमध्ये इतके अंतर आहे की ज्यावर आकर्षणाची शक्ती प्रतिकर्षण शक्तींच्या बरोबरीची बनते. रेणूंच्या या स्थितीला स्थिर समतोल स्थिती म्हणतात.

एकमेकांपासून काही अंतरावर असलेल्या आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक शक्तींनी जोडलेल्या रेणूंमध्ये संभाव्य ऊर्जा असते.
स्थिर समतोल स्थितीत, रेणूंची संभाव्य ऊर्जा कमी असते.

पदार्थामध्ये, प्रत्येक रेणू अनेक शेजारच्या रेणूंशी एकाच वेळी संवाद साधतो, ज्यामुळे रेणूंच्या किमान संभाव्य उर्जेच्या मूल्यावर देखील परिणाम होतो.

याव्यतिरिक्त, पदार्थाचे सर्व रेणू सतत गतीमध्ये असतात, म्हणजे. गतिज ऊर्जा आहे.

अशा प्रकारे, पदार्थाची रचना आणि त्याचे गुणधर्म (घन, द्रव आणि वायू) रेणूंच्या परस्परसंवादाची किमान संभाव्य उर्जा आणि रेणूंच्या थर्मल गतीची गतिज ऊर्जा यांच्यातील गुणोत्तराने निर्धारित केले जातात.

घन, द्रव आणि वायू शरीराची रचना आणि गुणधर्म

शरीराची रचना शरीराच्या कणांच्या परस्परसंवादाद्वारे आणि त्यांच्या थर्मल गतीच्या स्वरूपाद्वारे स्पष्ट केली जाते.

घन

घन पदार्थांचा आकार आणि आकारमान स्थिर असते आणि ते व्यावहारिकदृष्ट्या अस्पष्ट असतात.
रेणूंच्या परस्परसंवादाची किमान संभाव्य ऊर्जा रेणूंच्या गतिज ऊर्जेपेक्षा जास्त असते.
कणांचा मजबूत संवाद.

घनामध्ये रेणूंची थर्मल गती केवळ स्थिर समतोल स्थितीभोवती कणांच्या (अणू, रेणू) दोलनांद्वारे व्यक्त केली जाते.

आकर्षणाच्या मोठ्या शक्तींमुळे, रेणू व्यावहारिकपणे पदार्थात त्यांची स्थिती बदलू शकत नाहीत, जे घन पदार्थांच्या आकारमानाचे आणि आकाराचे अंतर स्पष्ट करते.

बर्‍याच घन पदार्थांमध्ये कणांची अवकाशीय क्रमाने व्यवस्था असते जी नियमित क्रिस्टल जाळी तयार करतात. पदार्थाचे कण (अणू, रेणू, आयन) शिरोबिंदूंवर स्थित असतात - क्रिस्टल जाळीच्या नोड्स. क्रिस्टल जाळीचे नोड्स कणांच्या स्थिर समतोल स्थितीशी जुळतात.
अशा घन पदार्थांना क्रिस्टलीय म्हणतात.

द्रव

द्रवपदार्थांची विशिष्ट मात्रा असते, परंतु त्यांचा स्वतःचा आकार नसतो, ते ज्या भांड्यात असतात त्याचा आकार घेतात.
रेणूंच्या परस्परसंवादाची किमान संभाव्य ऊर्जा रेणूंच्या गतिज उर्जेशी तुलना करता येते.
कमकुवत कण संवाद.
द्रवातील रेणूंची थर्मल गती त्याच्या शेजाऱ्यांद्वारे रेणूला प्रदान केलेल्या व्हॉल्यूममधील स्थिर समतोल स्थितीभोवती दोलनांद्वारे व्यक्त केली जाते.

पदार्थाच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये रेणू मुक्तपणे फिरू शकत नाहीत, परंतु रेणूंचे शेजारच्या ठिकाणी संक्रमण शक्य आहे. हे द्रवाची तरलता, त्याचे आकार बदलण्याची क्षमता स्पष्ट करते.

द्रवपदार्थांमध्ये, रेणू आकर्षक शक्तींद्वारे एकमेकांशी जोरदारपणे बांधलेले असतात, जे द्रवाच्या घनफळाच्या बदलाचे स्पष्टीकरण देतात.

द्रवामध्ये, रेणूंमधील अंतर रेणूच्या व्यासाइतके असते. रेणूंमधील अंतर कमी झाल्यामुळे (द्रव संकुचित करणे), तिरस्करणीय शक्ती झपाट्याने वाढतात, त्यामुळे द्रव संकुचित होऊ शकत नाही.

त्यांच्या संरचनेच्या आणि थर्मल गतीच्या स्वरूपाच्या बाबतीत, द्रव घन आणि वायूंमध्ये मध्यवर्ती स्थान व्यापतात.
जरी द्रव आणि वायूमधील फरक द्रव आणि घन यांच्यापेक्षा खूप जास्त आहे. उदाहरणार्थ, वितळताना किंवा क्रिस्टलायझेशन दरम्यान, बाष्पीभवन किंवा संक्षेपणाच्या तुलनेत शरीराची मात्रा अनेक पटींनी कमी होते.

वायूंचा आवाज स्थिर नसतो आणि ते ज्या भांड्यात असतात त्या जहाजाचा संपूर्ण खंड व्यापतात.
रेणूंच्या परस्परसंवादाची किमान संभाव्य ऊर्जा रेणूंच्या गतिज उर्जेपेक्षा कमी असते.
पदार्थाचे कण व्यावहारिकरित्या परस्पर संवाद साधत नाहीत.
रेणूंची व्यवस्था आणि हालचाल यामध्ये संपूर्ण विकृती द्वारे वायूंचे वैशिष्ट्य आहे.

भौतिकशास्त्र. रेणू. वायू, द्रव आणि घन अंतरावर रेणूंची व्यवस्था.

1. 
   
   
2. वायू अवस्थेत, रेणू एकमेकांशी जोडलेले नसतात, ते एकमेकांपासून खूप अंतरावर असतात. ब्राउनियन गती. गॅस तुलनेने सहजपणे संकुचित केला जाऊ शकतो.
   द्रवामध्ये, रेणू एकमेकांच्या जवळ असतात, एकत्र कंपन करतात. जवळजवळ संकुचित.
   घन मध्ये - रेणू कठोर क्रमाने (क्रिस्टल जाळीमध्ये) व्यवस्थित केले जातात, रेणूंची हालचाल होत नाही. कम्प्रेशन कमी होणार नाही.
3. पदार्थाची रचना आणि रसायनशास्त्राची सुरुवात:
   http://samlib.ru/a/anemow_e_m/aa0.shtml
   (नोंदणी आणि एसएमएस संदेशांशिवाय, सोयीस्कर मजकूर स्वरूप: तुम्ही Ctrl+C वापरू शकता)
4. घन अवस्थेत रेणू हलत नाहीत हे मान्य करणे कोणत्याही प्रकारे शक्य नाही.

   वायूंमध्ये रेणूंची हालचाल

   वायूंमध्ये, रेणू आणि अणूंमधील अंतर सामान्यत: रेणूंच्या आकारापेक्षा खूप मोठे असते आणि आकर्षक शक्ती खूप लहान असतात. म्हणून, वायूंचा स्वतःचा आकार आणि स्थिर खंड नसतो. वायू सहजपणे संकुचित होतात कारण मोठ्या अंतरावरील तिरस्करणीय शक्ती देखील लहान असतात. गॅसेसमध्ये अनिश्चित काळासाठी विस्तारण्याची मालमत्ता असते, त्यांना प्रदान केलेले संपूर्ण खंड भरतात. वायूचे रेणू खूप वेगाने फिरतात, एकमेकांवर आदळतात, वेगवेगळ्या दिशांनी एकमेकांपासून दूर जातात. जहाजाच्या भिंतींवर रेणूंच्या असंख्य प्रभावांमुळे वायूचा दाब निर्माण होतो.

   द्रवपदार्थांमध्ये रेणूंची हालचाल

   द्रवपदार्थांमध्ये, रेणू केवळ समतोल स्थितीभोवती फिरत नाहीत तर एका समतोल स्थितीतून दुसऱ्या स्थानावर उडी मारतात. या उडी अधूनमधून होतात. अशा उडींमधील वेळ मध्यांतराला स्थिर जीवनाचा सरासरी वेळ (किंवा सरासरी विश्रांती वेळ) असे म्हणतात आणि ते अक्षराने दर्शविले जाते?. दुसऱ्या शब्दांत, विश्रांतीची वेळ ही एका विशिष्ट समतोल स्थितीभोवती दोलनाची वेळ असते. खोलीच्या तपमानावर, ही वेळ सरासरी 10-11 से. एका दोलनाची वेळ 10-1210-13 s आहे.

   वाढत्या तापमानासह स्थिर जीवनाचा कालावधी कमी होतो. द्रव रेणूंमधील अंतर रेणूंच्या आकारापेक्षा लहान असते, कण एकमेकांच्या जवळ असतात आणि आंतरआण्विक आकर्षण मोठे असते. तथापि, संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये द्रव रेणूंची व्यवस्था काटेकोरपणे ऑर्डर केलेली नाही.

   द्रवपदार्थ, घन पदार्थांप्रमाणे, त्यांचे आकारमान टिकवून ठेवतात, परंतु त्यांचा स्वतःचा आकार नसतो. म्हणून, ते ज्या पात्रात आहेत त्या पात्राचे रूप घेतात. द्रवामध्ये तरलतेचा गुणधर्म असतो. या गुणधर्मामुळे, द्रव आकारातील बदलास प्रतिकार करत नाही, ते थोडेसे संकुचित करते आणि त्याचे भौतिक गुणधर्म द्रव आत सर्व दिशांना समान असतात (द्रवांचे समस्थानिक). द्रवांमध्ये आण्विक गतीचे स्वरूप प्रथम सोव्हिएत भौतिकशास्त्रज्ञ याकोव्ह इलिच फ्रेंकेल (1894-1952) यांनी स्थापित केले.

   घन पदार्थांमध्ये रेणूंची हालचाल

   घन शरीराचे रेणू आणि अणू एका विशिष्ट क्रमाने व्यवस्थित केले जातात आणि क्रिस्टल जाळी तयार करतात. अशा घन पदार्थांना क्रिस्टलीय म्हणतात. अणू समतोल स्थितीबद्दल दोलन करतात आणि त्यांच्यामधील आकर्षण खूप मजबूत आहे. म्हणून, सामान्य परिस्थितीत घन शरीरे त्यांचे आकारमान टिकवून ठेवतात आणि त्यांचा स्वतःचा आकार असतो.

5. वायूमध्ये-यादृच्छिकपणे हलवा, कट करा
   द्रव मध्ये-एकमेकांच्या ओळीत
   घन मध्ये - हलवू नका.

अनेक नैसर्गिक घटना सूक्ष्म कण, रेणू आणि पदार्थाच्या अणूंच्या गोंधळलेल्या हालचालीची साक्ष देतात. पदार्थाचे तापमान जितके जास्त असेल तितकी ही हालचाल अधिक तीव्र होईल. म्हणून, शरीराची उष्णता ही त्यातील घटक रेणू आणि अणूंच्या यादृच्छिक हालचालींचे प्रतिबिंब आहे.

पदार्थाचे सर्व अणू आणि रेणू स्थिर आणि यादृच्छिक गतीमध्ये असतात याचा पुरावा प्रसार असू शकतो - एका पदार्थाच्या कणांचे दुसर्‍या पदार्थात प्रवेश (चित्र 20a पहा). तर, हवेच्या हालचाली नसतानाही वास त्वरीत खोलीभोवती पसरतो. शाईचा एक थेंब पटकन पाण्याचा संपूर्ण ग्लास एकसमान काळा करतो, जरी असे दिसते की गुरुत्वाकर्षणाने काचेला फक्त वरच्या-खाली दिशेने रंग देण्यास मदत केली पाहिजे. घट्ट एकत्र दाबून दीर्घकाळ सोडल्यास घन पदार्थांमध्येही प्रसार शोधला जाऊ शकतो. प्रसरणाची घटना दर्शवते की पदार्थाचे सूक्ष्म कण सर्व दिशांना उत्स्फूर्तपणे फिरण्यास सक्षम असतात. पदार्थाच्या सूक्ष्म कणांच्या तसेच त्याच्या रेणू आणि अणूंच्या अशा हालचालींना त्यांची थर्मल हालचाल म्हणतात.

साहजिकच काचेमध्ये शाईचा थेंब नसला तरी पाण्याचे सर्व रेणू हलत असतात. फक्त, शाईच्या प्रसारामुळे रेणूंची थर्मल हालचाल दृश्यमान होते. आणखी एक घटना ज्यामुळे थर्मल गतीचे निरीक्षण करणे आणि त्याच्या वैशिष्ट्यांचे मूल्यमापन करणे शक्य होते ते म्हणजे ब्राउनियन गती, ज्याला सूक्ष्मदर्शकाद्वारे दृश्यमान असलेल्या पूर्णपणे शांत द्रवातील कोणत्याही लहान कणांची गोंधळलेली गती म्हणतात. इंग्लिश वनस्पतिशास्त्रज्ञ आर. ब्राउन यांच्या सन्मानार्थ याला ब्राउनियन असे नाव देण्यात आले, ज्यांनी 1827 मध्ये सूक्ष्मदर्शकाद्वारे पाण्यात थांबलेल्या वनस्पतींपैकी एका वनस्पतीच्या परागकण बीजाणूंची तपासणी केली असता, ते सतत आणि अव्यवस्थितपणे फिरत असल्याचे आढळले.

ब्राउनच्या निरीक्षणाला इतर अनेक शास्त्रज्ञांनी पुष्टी दिली. असे दिसून आले की ब्राउनियन गती द्रवमधील प्रवाहाशी किंवा त्याच्या हळूहळू बाष्पीभवनाशी जोडलेली नाही. सर्वात लहान कण (त्यांना ब्राउनियन देखील म्हटले जात असे) जणू ते जिवंत असल्यासारखे वागले, आणि कणांचा हा “नृत्य” द्रव गरम झाल्यावर आणि कणांच्या आकारमानात घट झाल्यामुळे वेगवान झाला आणि याउलट, जेव्हा पाणी बदलले तेव्हा ते मंद झाले. अधिक चिकट माध्यम. वायूमध्ये ब्राउनियन गती विशेषतः लक्षात येण्याजोगी होती, उदाहरणार्थ, धुराचे कण किंवा हवेतील धुक्याचे थेंब. ही आश्चर्यकारक घटना कधीही थांबली नाही आणि ती अनिश्चित काळासाठी पाहिली जाऊ शकते.

ब्राउनियन गतीचे स्पष्टीकरण 19व्या शतकाच्या शेवटच्या तिमाहीत दिले गेले, जेव्हा अनेक शास्त्रज्ञांना हे स्पष्ट झाले की ब्राउनियन कणाची गती ही थर्मल गती करणाऱ्या मध्यम रेणूंच्या (द्रव किंवा वायू) यादृच्छिक प्रभावामुळे होते अंजीर 20b). सरासरी, मध्यमाचे रेणू ब्राउनियन कणावर सर्व बाजूंनी समान शक्तीने प्रभाव टाकतात, तथापि, हे प्रभाव एकमेकांना कधीही संतुलित करत नाहीत आणि परिणामी, ब्राउनियन कणाचा वेग यादृच्छिकपणे परिमाण आणि दिशेने बदलतो. म्हणून, एक ब्राऊनियन कण झिगझॅग मार्गावर फिरतो. त्याच वेळी, पेक्षा लहान आकारआणि ब्राउनियन कणाचे वस्तुमान जितके जास्त तितकेच त्याची हालचाल लक्षात येते.

1905 मध्ये, ए. आइनस्टाइनने ब्राउनियन गतीचा सिद्धांत तयार केला, असा विश्वास होता की प्रत्येक हा क्षणवेळ, ब्राउनियन कणाचा प्रवेग हा माध्यमाच्या रेणूंच्या टक्करांच्या संख्येवर अवलंबून असतो, याचा अर्थ ते माध्यमाच्या प्रति युनिट व्हॉल्यूमवर रेणूंच्या संख्येवर अवलंबून असते, म्हणजे. Avogadro च्या नंबरवरून. आइन्स्टाईनने एक सूत्र तयार केले ज्याद्वारे ब्राउनियन कणाच्या हालचालीचा सरासरी वर्ग काळाबरोबर कसा बदलतो हे मोजणे शक्य होते, जर तुम्हाला माध्यमाचे तापमान, त्याची चिकटपणा, कण आकार आणि अॅव्होगाड्रो संख्या माहित असेल तर, जे त्या वेळी होते. अद्याप अज्ञात. आइन्स्टाईनच्या या सिद्धांताची वैधता जे. पेरिन यांनी प्रायोगिकरित्या पुष्टी केली होती, ज्यांनी अ‍ॅव्होगाड्रोच्या संख्येचे मूल्य प्राप्त केले होते. अशा प्रकारे, ब्राउनियन गतीच्या विश्लेषणाने पदार्थाच्या संरचनेच्या आधुनिक आण्विक-गतिशास्त्रीय सिद्धांताचा पाया घातला.

प्रश्नांचे पुनरावलोकन करा:

· प्रसार म्हणजे काय आणि ते रेणूंच्या थर्मल गतीशी कसे संबंधित आहे?

ब्राउनियन गती कशाला म्हणतात आणि ती थर्मल आहे का?

गरम झाल्यावर ब्राउनियन गतीचे स्वरूप कसे बदलते?

तांदूळ. 20. (अ) - वरच्या भागात, दोन वेगवेगळ्या वायूंचे रेणू दर्शविले जातात, विभाजनाद्वारे वेगळे केले जातात, जे काढले जातात (चित्र पहा. खालील भाग), ज्यानंतर प्रसार सुरू होतो; (b) खालच्या डावीकडे मध्यम मध्ये रेणूंनी वेढलेल्या ब्राउनियन कण (निळ्या) चे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व दाखवते, ज्याच्याशी टक्कर होऊन कण हलतो (कण गतीचे तीन मार्ग पहा).

§ 21. आंतरआण्विक शक्ती: वायू, द्रव आणि घन पदार्थांची रचना

आम्हाला या वस्तुस्थितीची सवय आहे की द्रव एका भांड्यातून दुसर्‍या भांड्यात ओतला जाऊ शकतो आणि गॅस त्वरीत त्यास प्रदान केलेला संपूर्ण खंड भरतो. पाणी फक्त नदीकाठच्या बाजूने वाहू शकते आणि त्यावरील हवेला सीमा नसते. जर वायूने ​​सभोवतालची सर्व जागा व्यापण्याचा प्रयत्न केला नाही तर आमचा गुदमरेल, कारण. आपण श्वास सोडत असलेला कार्बन डाय ऑक्साईड आपल्या आजूबाजूला साचतो, ज्यामुळे आपल्याला एक घूस घेण्यापासून प्रतिबंध होतो ताजी हवा. होय, आणि कार लवकरच त्याच कारणासाठी थांबतील. त्यांना इंधन जाळण्यासाठी ऑक्सिजनचीही गरज असते.

वायू, द्रवापेक्षा वेगळे, त्याला दिलेला संपूर्ण खंड का भरतो? आंतरआण्विक आकर्षक शक्ती सर्व रेणूंमध्ये कार्य करतात, ज्याची परिमाण एकमेकांपासून रेणूंच्या अंतरासह खूप लवकर कमी होते आणि म्हणूनच, रेणूंच्या अनेक व्यासांच्या समान अंतरावर, ते अजिबात संवाद साधत नाहीत. शेजारच्या वायूच्या रेणूंमधील अंतर द्रवापेक्षा कितीतरी पटीने जास्त आहे हे दाखवणे सोपे आहे. सूत्र (19.3) वापरून आणि वायुमंडलीय दाबावर हवेची घनता (r=1.29 kg/m3) आणि त्याचे मोलर वस्तुमान (M=0.029 kg/mol) जाणून घेऊन, आपण हवेच्या रेणूंमधील सरासरी अंतर काढू शकतो, जे 6.1 च्या बरोबरीचे असेल. .10- 9 मी, जे पाण्याच्या रेणूंमधील अंतराच्या वीस पट आहे.

अशाप्रकारे, द्रवाच्या रेणूंमध्ये, जवळजवळ एकमेकांच्या जवळ स्थित, आकर्षक शक्ती कार्य करतात, या रेणूंना वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांमध्ये विखुरण्यापासून रोखतात. याउलट, वायूच्या रेणूंमधील आकर्षणाच्या नगण्य शक्ती त्यांना एकत्र धरून ठेवण्यास सक्षम नाहीत, आणि म्हणून वायू त्यांना प्रदान केलेले संपूर्ण खंड भरून त्यांचा विस्तार होऊ शकतो. आकर्षणाच्या आंतरआण्विक शक्तींचे अस्तित्व एक साधा प्रयोग सेट करून सत्यापित केले जाऊ शकते - दोन लीड बार एकमेकांवर दाबण्यासाठी. जर संपर्क पृष्ठभाग पुरेसे गुळगुळीत असतील तर बार एकत्र चिकटतील आणि त्यांना वेगळे करणे कठीण होईल.

तथापि, केवळ आकर्षणाच्या आंतरआण्विक शक्ती वायू, द्रव आणि घन पदार्थांच्या गुणधर्मांमधील सर्व फरक स्पष्ट करू शकत नाहीत. का, उदाहरणार्थ, संकुचित करताना द्रव किंवा घन शरीराचे प्रमाण कमी करणे खूप कठीण आहे फुगातुलनेने सोपे? हे या वस्तुस्थितीद्वारे स्पष्ट केले आहे की रेणूंमध्ये केवळ आकर्षक शक्ती नसतात, तर आंतरआण्विक तिरस्करणीय शक्ती देखील असतात जे शेजारच्या रेणूंच्या अणूंचे इलेक्ट्रॉन शेल ओव्हरलॅप होऊ लागतात तेव्हा कार्य करतात. या तिरस्करणीय शक्तीच एका रेणूला दुसर्‍या रेणूने आधीच व्यापलेल्या व्हॉल्यूममध्ये प्रवेश करण्यापासून रोखतात.

जेव्हा बाह्य शक्ती द्रव किंवा घन शरीरावर कार्य करत नाहीत, तेव्हा त्यांच्या रेणूंमधील अंतर असे असते (चित्र 21a मध्ये r0 पहा) ज्यावर परिणामी आकर्षण आणि प्रतिकर्षणाची शक्ती शून्य असते. जर आपण शरीराचे प्रमाण कमी करण्याचा प्रयत्न केला तर रेणूंमधील अंतर कमी होते आणि संकुचित शरीराच्या बाजूने, वाढलेल्या तिरस्करणीय शक्तींचा परिणाम म्हणून कार्य करणे सुरू होते. याउलट, जेव्हा शरीर ताणले जाते तेव्हा निर्माण होणारी लवचिक शक्ती आकर्षण शक्तींमध्ये सापेक्ष वाढीशी संबंधित असते, कारण जेव्हा रेणू एकमेकांपासून दूर जातात, तेव्हा तिरस्करणीय शक्ती आकर्षक शक्तींपेक्षा खूप वेगाने पडतात (चित्र 21a पहा).

वायूचे रेणू त्यांच्या आकारापेक्षा दहापट जास्त अंतरावर असतात, परिणामी हे रेणू एकमेकांशी संवाद साधत नाहीत आणि म्हणूनच द्रव आणि घन पदार्थांपेक्षा वायू संकुचित करणे खूप सोपे आहे. वायूंची कोणतीही विशिष्ट रचना नसते आणि ते हलणारे आणि आदळणाऱ्या रेणूंचा संग्रह असतात (चित्र 21b पहा).

द्रव म्हणजे रेणूंचा एक संग्रह आहे जो जवळजवळ एकमेकांना लागून असतो (चित्र 21c पहा). थर्मल मोशनमुळे द्रव रेणू वेळोवेळी शेजारी बदलू शकतो, एका ठिकाणाहून दुसऱ्या ठिकाणी उडी मारतो. हे द्रवपदार्थांची तरलता स्पष्ट करते.

घन पदार्थांचे अणू आणि रेणू त्यांच्या शेजारी बदलण्याची क्षमता नसतात आणि त्यांची थर्मल गती शेजारच्या अणू किंवा रेणूंच्या स्थितीशी संबंधित फक्त लहान चढउतार असतात (चित्र 21d पहा). अणूंमधील परस्परसंवादामुळे घन एक क्रिस्टल बनतो आणि त्यातील अणू क्रिस्टल जाळीच्या नोड्सवर स्थान व्यापतात. घन पदार्थांचे रेणू त्यांच्या शेजाऱ्यांच्या सापेक्ष हालचाल करत नसल्यामुळे, हे शरीर त्यांचा आकार टिकवून ठेवतात.

प्रश्नांचे पुनरावलोकन करा:

वायूचे रेणू एकमेकांना का आकर्षित करत नाहीत?

शरीराचे कोणते गुणधर्म प्रतिकर्षण आणि आकर्षणाच्या आंतरआण्विक शक्ती निर्धारित करतात?

द्रव प्रवाह कसे स्पष्ट केले जाते?

सर्व घन शरीरे त्यांचे आकार का टिकवून ठेवतात?

§ 22. आदर्श गॅस. गॅसच्या आण्विक-कायनेटिक सिद्धांताचे मूलभूत समीकरण.