Cтраница 3
Существование устойчивых жидких и твердых тел связано с силами межмолекулярного взаимодействия. Опыт с двумя кусками свинца, которые, будучи притерты друг к другу свежими срезами, выдерживают значительное растягивающее усилие, доказывает существование сил притяжения. Относительно малая сжимаемость жидкостей и способность твердых тел сопротивляться деформации сжатия ( II.7.2. Г) подтверждают наличие сил отталкивания между молекулами. [31]
Существование устойчивых жидких и твердых тел связано с силами межмолекулярного взаимодействия. Опыт с двумя кусками свинца, которые, будучи притерты друг к другу свежими срезами, выдерживают значительное растягивающее усилие, доказывает существование сил притяжения. [32]
Чтобы уравнение состояния идеальных газов было применимо к реальным газам, Ван-дер - Ваальс ( 1873) ввел в него два поправочных члена. Как показывает более точное рассмотрение, поправка на объем b не равна реальному объему молекул, а примерно в 4 раза больше него. На существование сил притяжения между молекулами указывает уже отмеченный факт, что при давлениях выше 1 атм реальный объем газа меньше, чем объем, вычисленный для идеального газа. Предполагается, что частично молекулы газа соединены по две слабыми силами притяжения. Хотя спаренные молекулы непрерывно образуются и исчезают, в любой момент существует определенная концентрация этих пар, которые, как и простые молекулы, вносят свою долю в давление газа. [33]
В этом уравнении содержатся две поправки к закону идеального таза. Первый член в правой части учитывает тот факт, что в действительности молекулам доступен не весь объем, так как частицы имеют твердую сердцевину. С другой стороны, существование сил притяжения уменьшает давление по сравнению со значением для идеального газа; это уменьшение отображается вторым членом. [34]
Отмеченное отличие поведения реального газа от идеального обусловлено наличием сил взаимодействия между молекулами, которые не учитываются в модели идеального газа. Зависимость потенциальной энергии взаимодействия молекул и от расстояния г между ними показана на рис. 7.2. Характер зависимости ыя / ( г) можно предсказать на основании самых общих наблюдений. Так, тот факт, что газы конденсируются, свидетельствует о существовании сил притяжения на больших расстояниях между молекулами, а очень сильное сопротивление жидкостей сжатию говорит о том, что на малых расстояниях между молекулами действуют силы отталкивания. При низких плотностях газа ( р - - 0) расстояние между молекулами значительно ( г 0) и силы притяжения малы ( рис. 7.2), а поэтому свойства реальных газов близки к идеальным. [35]
Однако дискретность уровней становится заметной лишь для систем, имеющих микро-скопич. Ua g Нг / та2), имеющей вид, изображенный на рис. 3, связанное состояние может вообще отсутствовать. Так, протон и нейтрон с антипараллельными спинами не образуют связанной системы, несмотря на существование сил притяжения между ними. Аналогичным образом не существует связанного состояния двух нейтронов - бинейтрона. [36]
Для проявления тиксотропных свойств, невидимому, совершенно необходимо наличие на поверхности частиц участков, свободных от ионов или молекул стабилизатора. Эти гидрофобные участки, обладая свободным силовым полем, и обусловливают ту необходимую связь частиц друг с другом, которая приводит к превращению золя в гель. Таким образом, оголенные точки на поверхности частиц лишены отталкивательного действия, которое они проявляли бы при наличии ионной атмосферы. Существование сил притяжения между частицами на расстоянии, равном 2000 А, приводит к выводу о существовании сил более дальнего действия, чем силы Ван-дер - Ваальса, которые, как известно, убывают до нуля на расстоянии, немного большем диаметра молекул. [37]
Известны и другие уравнения состояния с большим числом эмпирических параметров, которые описывают поведение реальных газов более точно, чем уравнение Ван-дер - Ваальса. Эти уравнения используются при инженерных расчетах. Однако уравнение состояния Ван-дер - Ваальса важно, поскольку оно основано на правильных физических предпосылках о причинах отклонения реальных газов от идеального поведения и о взаимном переходе между газами и жидкостями. В частности, с помощью теории Ван-дер - Ваальса впервые было выявлено существование слабых сил притяжения между молекулами сильно сжатых газов и жидкостей. [38]
Эти же исследования показали, что палочкообразное строение частиц не является обязательным условием появления тиксотропных свойств: золи бентонита имеют форму плоских пластинок или дисков, и явление тиксотропии у них выражено очень резко. Для проявления тиксотропных свойств, невидимому, совершенно необходимо наличие на поверхности частиц участков, свободных от йотов или молекул стабилизатора. Эти гидрофобные участки, обладая свободным силовым полем, и обусловливают ту необходимую связь частиц друг с другом, которая приводит к превращению золя в гель. Таким образом, оголенные точки на поверхности частиц лишены отталкивательиого действия, которое они проявляли бы при наличии ионной атмосферы. Существование сил притяжения между частицами на расстоянии, равном 2000 А, приводит к выводу о существовании сил более дальнего действия, чем силы Ван-дер - Ваальса, которые, как известно, убывают до нуля на расстоянии, немного большем диаметра молекул. [39]
В то же время частицы могли свободно перемещаться в горизонтальном направлении. Первое из наблюдений состояло в следующем. При достаточно низких давлениях частицы стремятся сформировать связанное состояние, при котором нижняя частица находится строго под верхней. Отметим, что такого рода структура частиц ( образование вертикальных цепочек) наблюдается и во многих экспериментах с образованием многослойных кристаллов в условиях гравитации. При повышении давления это связанное состояние разрушается, и расстояние между частицами по горизонтали ограничено только небольшой удерживающей силой, связанной со специальной вогнутой формой электрода. Существование этих состояний указывает на наличие механизмов притяжения и отталкивания между частицами, сменяющих друг друга при изменении условий в плазме. Было обнаружено также, что эффект имеет гистерезис по давлению. Далее, чтобы показать, что связанное состояние является следствием притяжения между частицами, а не эффектом, вызванным внешними силами, был использован метод манипуляции частицами с помощью лазерного луча. Было обнаружено, что когда верхняя частица подвергалась воздействию лазера, нижняя отслеживала ее перемещения, не разрушая связанного состояния. Это наблюдение свидетельствует о существовании силы притяжения нижней частицы к верхней. [40]