Về các trạng thái tổng hợp của vật chất

20

sẽ bằng 2lR và mô đun chuyển vị sẽ bằng 0. Chỉ trong một trường hợp, khi quỹ đạo của vật thể là một đường thẳng và vật thể chuyển động dọc theo quỹ đạo đó theo một hướng thì mô đun chuyển vị và quãng đường di chuyển bằng nhau.

Có một mối quan hệ đơn giản giữa lượng chuyển động và quãng đường di chuyển. Hãy để chúng tôi giải thích nó bằng ví dụ đã được thảo luận về chuyển động của cơ thể theo hình bán nguyệt. Chia quỹ đạo này thành các phần nhỏ 1, 2, 3, v.v. (Hình 2). Ở phần 1, đường đi của vật là độ dài cung Aa, độ dịch chuyển $\vec{s}_1$ về giá trị tuyệt đối bằng độ dài dây cung Aa. Trong phần 2, đường đi của vật thể là độ dài của cung ab và mô đun chuyển vị $\vec{s}_2$ là độ dài của dây cung ab, v.v. Chúng ta có thể tạo các phần mà chúng ta chia quỹ đạo sao cho trơn tru đến mức cung của phần đó khác một chút so với dây cung. Sau đó, như có thể thấy trong Hình 2, vectơ dịch chuyển tổng $\vec{s}$ bằng tổng các vectơ của các phần tử dịch chuyển $\vec{s}_1, \vec{s}_2, \vec{s}_3$, v.v.:

$$\vec{s} = \vec{s}_1 + \vec{s}_2 + \vec{s}_3 + \dots + \vec{s}_n,$$

và độ dài đường đi l bằng tổng đại số của các mô hình $|\vec{s}_1|, |\vec{s}_2|, |\vec{s}_3|$, v.v. của các chuyển vị nguyên tố:

$$l = |\vec{s}_1| + |\vec{s}_2| + |\vec{s}_3| + \dots + |\vec{s}_n|.$$

Về các trạng thái tổng hợp của vật chất

Lý thuyết động học phân tử về cấu trúc của vật chất - một trong những thành tựu vĩ đại nhất của khoa học vật lý - dựa trên ba nhận định: 1) mọi chất đều bao gồm các hạt - phân tử hoặc nguyên tử; 2) các hạt (phân tử, nguyên tử) trải qua chuyển động nhiệt ngẫu nhiên; 3) các hạt (phân tử, nguyên tử) tương tác với nhau. Lý thuyết này cho phép chúng ta hiểu rất nhiều hiện tượng, bao gồm cả thực tế về sự tồn tại của vật chất ở ba trạng thái kết tụ - rắn, lỏng, khí.

Tại sao các tập hợp các hạt hoàn toàn giống hệt nhau, ví dụ như các phân tử nước (H₂O), có thể tạo thành các vật thể dạng cột như băng, nước, hơi nước? “Lỗi” cho điều này là phát biểu thứ ba trong số các phát biểu trên làm nền tảng cho lý thuyết động học phân tử - phát biểu cho rằng lực tác dụng giữa các phân tử (“Vật lý 9”, §§ 4 và 5). Tuy nhiên, sẽ thuận tiện hơn khi giải thích sự tồn tại của các trạng thái tập hợp khác nhau bằng cách sử dụng ngôn ngữ không phải “lực” mà là “năng lượng”.

Chuyển động nhiệt của các phân tử được đặc trưng bởi động năng trung bình của chúng. Nó được biết là để xác định nhiệt độ cơ thể. Ví dụ, đối với các khí lý tưởng, nhiệt độ T và động năng trung bình của chuyển động tịnh tiến của các phân tử mv2/2 có liên hệ với các hệ thức sau:

$$\frac{m v^2}{2} = \frac{3}{2} k T,$$

trong đó k là hằng số Boltzmann ($k=1,38 \cdot 10^{-23}$ J/K). Động năng, cùng với nồng độ n của các phân tử (số lượng phân tử trên một đơn vị thể tích), cũng xác định thông số macrosoppersia chính thứ hai của khí - áp suất p của nó:

$$p = \frac{2}{3} n \frac{m v^2}{2}.$$

Nếu các phân tử chỉ có động năng, chúng sẽ tách ra theo mọi hướng (chuyển động của các phân tử rất hỗn loạn!) và chất đó sẽ chiếm toàn bộ thể tích có sẵn của nó. Trạng thái duy nhất có thể có của vật chất là trạng thái khí.

Sự tương tác của các phân tử (giống như bất kỳ tương tác nào) được đặc trưng bởi thế năng. Nó phụ thuộc vào khoảng cách giữa các phân tử. Nếu các phân tử chỉ có thế năng thì chúng sẽ chiếm những vị trí tương đối với nhau sao cho tổng các lực tác dụng lên mỗi phân tử so với các phân tử lân cận của nó sẽ bằng 0. Trong trường hợp này, thế năng tương tác giữa các phân tử sẽ là tối thiểu. Trạng thái duy nhất có thể có của vật chất là trạng thái rắn.

Không có phân tử nào chuyển động và tương tác đồng thời nên chúng có cả động năng và thế năng. Vì vậy, vật thể rắn, lỏng hay khí phụ thuộc vào tỷ lệ của các loại năng lượng thông thường. Và thay đổi điều này