К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 1

Изучение процессов фазовых превращений в разреженной среде имеет большое значение как для развития теории, так и для конструирования различных аппаратов. Рассмотрение этих процессов основано на представлениях о силах межмолекулярного взаимодействия.

Процесс теплообмена по физической сущности представляет собой обмен энергией между частицами, находящимися в различном энергетическом состоянии. Такой обмен энергией между частицами обычно называют переносом тепла. При конвективном теплообмене поток тепла вызван наличием градиента температуры. Но даже при отсутствии градиента температуры в результате хаотического теплового движения молекул среды непрерывно происходит хаотический перенос тепла. .

Тепловое движение молекул согласно квантовой механике обусловлено наличием электромагнитных сил в молекулах. Наличие этих сил приводит к тому, что нет двух молекул газа с абсолютно одинаковыми свойствами; ни одна молекула не обладает такой же энергией, как любая другая молекула данной системы. Следовательно, природа теплообмена основана на движении частиц (молекул, атомов и др.), которые находятся в различных энергетических состояниях. Таким образом, проблема теплообмена состоит в выяснении того, как происходит обмен энергией между частицами, т. е. выравнивание энергии.

Теплообмен в газообразной среде представляет собой перенос энергии из одного места в другое отдельными молекулами и ассоциированными комплексами. Обмен энергией между частицами (молекулы газа между собой, молекулы твердого тела и молекулы газа) не происходит без ассоциации (может быть кратковременной).

Молекулы реальных газов отличаются от молекул так называемых идеальных газов наличием силовых взаимодействий. Межмолекулярные силы являются результатом взаимодействия отдельных электрических зарядов, входящих в состав каждой в целом электрически нейтральной молекулы. Таким образом, дальнодействующие межмолекулярные силы имеют электромагнитное происхождение. При этом существуют силы притяжения трех типов: силы чисто электростатического происхождения (ориентационный эффект), индукционные и дисперсионные силы.

Энергия, вносимая электростатическими силами, определяется чисто электростатическим взаимодействием между постоянными распределениями зарядов двух молекул; энергия индукции Дебая—Фалкенхагена представляет собой энергию взаимодействия постоянно распределенных зарядов одной

молекулы и моментов, индуцируемых в другой молекуле. Дисперсионная энергия Лондона представляет собой энергию двух индуцированных распределений зарядов. Приведенная классификация является, конечно, условной. Не всегда удается явно выявить тот или другой эффект, ту или другую силу.

Ориентационный эффект проявляется при взаимодействии молекул с постоянным дипольным моментом. Потенциальная энергия электростатического взаимодействия двух элементов непрерывного распределения зарядов

Если взаимное расположение диполей охарактеризовать соответствующими углами (рис. 15), то для диполь-дипольного взаимодействия это выражение примет вид

 

Другие части:

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 1

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 2

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 3

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 4

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 5

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 6

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 7

К вопросу о силах взаимодействия между молекулами и ассоциации молекул. Часть 8