0 «Жаратылыстану» факультеті «Жалпы математика және физика» кафедрасы
жүктеу/скачать 4,26 Mb.
|
| Лекция№15
Тақырыбы: Молекулалардың өзара әрекеттесуі. Жоспары: Молекулалардың өзара әрекеттесу күштері мен потенциалдары. Молекулалардың өзара әрекеттесуінің эмпирикалық потенциалдары. 1. Идеал газдағы молекулалық кинетикалық теориясына сүйене отырып, газ молекуласын шар тәріздес нүкте деп алып олар арасындағы тартылу күші жоқ деп алғанбыз. Мұндай модель тек Бойль-Мариотт немесе Гей-Люссак заңдарына ғана бағынады. Ал Клайперон-Менделев теңдеуі тек жуық мәндерді сипаттайды.Егер газдардың қысымы өте арта берсе бұл заңдылықтардан ауытқып молекулалар бір-біріне қарай жақындап, олардың көлемдері немесе арақашықтықтары, радиусы кеміп барып, бір-біріне беттеседі де, нақты газ сұйықтыққа айналады. Мыс: қалыпты жағдайда 1м3 газда 2,69·1025 молекула болады. Олардың радиустары 10-10м болып өте кішкене болғандықтан оны ескермесекте болады. Ал егер осы газдардың қысымын 500 МПа-ға арттырсақ онда барлық молекулаларының альп тұрған көлемі газ альп тұрған көлемінің жартысына тең болады. Яғни 50  тең болып қалады.Нақты газдар молекулаларының өз көлемі және олар арасында өзара тартысу күші бар екендігін көреміз. Ол күштердің барлығы молекулалардың арақашықтығы 10-9 м болғанда біліне бастайды да, бұл күштерге қысқа әрекеттік күш деп аталады.Себебі арақашықтық артса ол кемиді.Оларды білу үшін кванттық механикамен атомдық физика әдісімен үйренетін молекулалар арасындағы бір теңдеудің өзінде тербеліс және тартылыс күштерінің барлығын анықтып және сол күштердің арақашықтық функциясы екендігін біле отырып анықтап аламыз немесе сенеміз.
dA=Fdr-dEp r0-айналасында зат сұйық күйде болады.
r=r0→Epmin 
Себебі молекулалардың өзара арақашықтығы минимал болады. Бұл потенциял энергия тек қана молекулаларының жайласуымен табылмай, ол температураға да байланысты болады. Егер En=kT=Ep тең болса зат сұйық күйде болады. Ал kT>>Ep болса, онда зат қатты газ күйінде өтеді.Керісінше болса kT< Егер молекулалардың арасындағы арақашықтық r болады. Яғни мұндай жағдайда молекулалардың өзара тербеліс күші күрт артады. Егер r>r0 болса, онда молекулалардың арасында тартылу күші пайда болады. Eтарт>0 ол r>>10-9м ден кейін ғана басталады. Ал оған дейінгі r-да Fтар =Fтеб Нейтрал молекулалардағы теріс немесе таңбалы зарядтардың жылжуы нәтижесінде молекула зарядталып дипольға айналады. Ал ол ұзақтағы молекулалармен өзара тартылу күшіне ие болып, потенциалдар айырмасын жүзеге келтіреді. Он анықтау үшін эмпирикалық және алдыннан анықталған шамамен салыстыра отырып табамыз. Бұл жердегі r0 иондар арасындағы тепе-теңдік арақашықтығы ал r молекулалардың центрі не дейінгі арақашықтықтар. r белгілі бір дәрежеге жеткенде заттағы зарядтардың көлемдік тығыздығы 0-ге айналады. Соған орай потенциалдар айырмасы да 0-ге тең айналады. r>r0 үлкен болған сайын өзара тартысу күші артады. Потенциалдар айырмасы r0-де ең үлкен минимал шамасына жетіп Nq+=Nq- u=φ1-φ2 болады. Ал r>r0 үлкен болған сайын молекулалардың өзара тартылу күші арта барып, потенциалдар айырмасы 0-ге ұмтылды. Бұл дегеніміз механикалық күштер электрлік күштермен кері тәуелділікте екендігін білдіреді. Тебіліс күші артса потенциалдар айырмасының оң шамасы артады, ал тартылыс күші артса теріс шамаға айналады.  En(r)~ F(r) ~
Осы теңдеуге Ван-дер-Ваальстің потенциалдары және күштері дейіледі. Егер n=12, m=6. 
Бұл теңдеуді Леонард-Джонсон потенциалы дейді. Бұл жердегі а1 а2-лер Ван-дер-Ваальстің тұрақтысы дейіледі. A=3РсынуV2сыну
жүктеу/скачать 4,26 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|