Рух молекул в газах, рідинах і твердих тілах

Молекулярно-кінетична теорія дає пояснення тому, що всі речовини можуть перебувати в трьох агрегатних станах: у твердому, рідкому і газоподібному. Наприклад, лід, вода і водяна пара. Часто вважають плазму четвертим станом речовини.

Агрегатні стани речовини (від латинського aggrego – приєдную, зв’язую) – стану одної і тієї ж речовини, переходи між якими супроводжуються зміною її фізичних властивостей. В цьому і полягає зміна агрегатних станів речовини.

У всіх трьох станах молекули однієї і тієї ж речовини нічим не відрізняються одна від одної, змінюється тільки їх розташування, характер теплового руху і сили міжмолекулярної взаємодії.

Рух молекул в газах

У газах зазвичай відстань між молекулами і атомами значно більше розмірів молекул, а сили тяжіння дуже малі. Тому гази не мають власної форми і постійного об’єму. Гази легко стискуються, тому що сили відштовхування на великих відстанях також малі. Гази мають властивість необмежено розширюватися, заповнюючи весь наданий їм об’єм. Молекули газу рухаються з дуже великими швидкостями, стикаються між собою, відскакують одна від одної в різні сторони. Численні удари молекул об стінки посудини створюють тиск газу.

Рух молекул в рідинах

У рідинах молекули не тільки коливаються біля положення рівноваги, але і здійснюють перескакування з одного положення рівноваги в сусіднє. Ці перескакування відбуваються періодично. Часовий відрізок між такими перескоками отримав назву середній час осілого життя (або середній час релаксації) і позначається буквою τ (тау). Іншими словами, час релаксації – це час коливань біля одного певного положення рівноваги. При кімнатній температурі це час складає в середньому 10-11 с. Час одного коливання становить 10-12…10-13 с.

Час осілого життя зменшується з підвищенням температури. Відстань між молекулами рідини менше розмірів молекул, частинки розташовані близько один до одного, а міжмолекулярне тяжіння велике. Тим не менш, розташування молекул рідини не є строго впорядкованим по всьому об’єму.

Рідини, як і тверді тіла, зберігають свій об’єм, але не мають власної форми. Тому вони приймають форму посудини, в якій знаходяться. Рідина має таку властивість, як плинність. Завдяки цій властивості рідина не чинить опір зміні форми, мало стискається, а її фізичні властивості однакові по всіх напрямах всередині рідини (ізотропія рідин). Вперше характер молекулярного руху в рідинах встановив радянський фізик Яків Ілліч Френкель (1894 – 1952).

Рух молекул у твердих тілах

Молекули і атоми твердого тіла розташовані в певному порядку і утворюють кристалічну решітку. Такі тверді речовини називають кристалічними. Атоми здійснюють коливальні рухи біля положення рівноваги, а тяжіння між ними дуже велике. Тому тверді тіла в звичайних умовах зберігають об’єм і мають власну форму.