Об агрегатных состояних вещества

20

был бы равен 2лR, а модуль перемещения — нулю. Только в одном случае, когда траектория движения тела — прямая линия и тело движется по такой траектории в одном направлении, модуль перемещения и проеденный путь равны друг другу.

Существует простая связь между величины перемещения и проеденного пути. Поясим ее на уже рассмотренном примере движения тела по полукружности. Разобъем этого траекторию на малые частики 1, 2, 3 и т. д. (рис. 2). На участке 1 путь тела — это длина дуги Aa, а перемещение $\vec{s}_1$ по модулю равно длине хорды Aa. На участке 2 путь тела — это длина дуги ab, а модуль перемещения $\vec{s}_2$ — длина хорды ab и т. д. Можно сделать участки, на которые мы разбили траекторию, таким мылыми, чтобы дуга участка мало отличалась от хорды. Тогда, как это видно из рисунка 2, вектор полного перемещения $\vec{s}$ равен сумме векторов элементов перемещений $\vec{s}_1, \vec{s}_2, \vec{s}_3$ и т. д.:

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

а длина пути l равна алгебраической сумме моделей $|\vec{s}_1|, |\vec{s}_2|, |\vec{s}_3|$ и т. д. элементных перемещений:

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

Об агрегатных состояний вещества

Молекулярно-kinетическая теория строения вещества — одно из величины достижения физической науки — основана на трех утверждениях: 1) всякое вещество состоит из частиц — молекул или atomов; 2) частицы (молекул, atomы) совершают беспорядочное тепловое движение; 3) частицы (молекул, atomы) взаимодействуют друг с другом. Эта теория позволяет понять множество самых разнообразных явлений и в их числе факт существования вещества в трех, как говоря, агрегатных состояний — твердом, жидком, газообразном.

Почему же совокупности совершенного одинаковых частиц, например молекул воды (H₂O), могут образовать такие столбические друг на друга тела, как лед, вода, водяной пар? «Виноваго» в этом третье из перечисленных выше утверждений, лежащих в основе молекулярно-kinетического теории, — утверждение о том, что между молекулами действуют силы («Физика 9», §§ 4 и 5). Однако существование различных агрегатных состояний удобнее объяснить, пользоваться не «силовым», а «энергетическим» языком.

Теплоbose движение молекул характеризуется их средней kinетической энергии. Она, как известно, определяет температуру тела. Для идеальных газов, например, температура T и средняя kinетическая энергия поступательного движения молекул mv²/2 связаны соотношениям:

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

где k — постоянная Больцмана ($k=1,38 \cdot 10^{-23}$ Дж/K). Kinетическая энергия вместе с концентрацией n молекул (число молекул в единице объема) определяет и второй основной макросопперсий параметр газа — его давление p:

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

Если бы молекулы обладали только kinетической энергии, они разделились бы по всем направлениям (движение молекул хаотического!) и вещество занало бы весь доступный ему объем. Единственное возможным состоянием вещества было бы газообразное состояние.

Взаимодействие молекул (как и всякое взаимодействие) характеризуется потенциальной энергией. Она зависит от расстояния между молекулами. Если бы молекулы обладали только потенциальной энергии, они занали бы друг относительно друга такие положения, чтобы сумма сил, действующих на каждой молекулу со стороны ее соседей, была равна нулю. При этом потенциальная энергия взаимодействия молекул была бы минимальной. Единственное возможным состоянием вещества было бы твердое состояние.

No молекулы движутся и взаимодействуют одновременно, и, следовательно, они обладают и kinетической и потенциальной энергии. Поэтому были ли тельтвердым, жидким или газообразным, зависит от соотношения общих видов энергии. А изменение этого