Пиши Дома Нужные Работы


Характер взаимодействия между атомами, ионами и молекулами

 
 

Атомы, ионы и молекулы представляют собой частицы, несущие электрические заряды, способные с изменением расстояния 7. взаимо­действовать между собой (рис. 4.1). Независимо от природы их взаи­модействия (наличия ионной, ковалентной, металлической или моле­кулярной связи) им свойственно качественно общий ход изменения сил (и потенциальной энергии Епот с изменением расстояния между собой. Для первоначально электрически нейтральных и уже заряженных (на­пример, ионов) частиц характерно появление сил притяжения fпр на расстоянии порядка 2...3 их диаметра с последующим увеличением при их приближении, в общем случае, согласно уравнению вида

Силы отталкивания начинают действовать между частицами на более близких расстояниях. При последующем их сближении они резко увеличиваются согласно уравнению вида


 
 

31


где А и В - постоянные, зависящие от природы взаимодействующих «тел» (молекул, атомов, ионов); г- расстояние между этими «телами»; т и п -константы, зависящие от природы тел (чаще всего n= 6...7;m = 8...12).



 


Рис. 4.1. Силы взаимодействия между двумя атомными частицами

 
 

в зависимости от расстояния между ними Результирующая этих сил определяется их суммированием

 


Рис. 4.2. Потенциальная энергия взаимодействия между атомными

частицами у твердых тел, жидкостей и газов, обусловленная изменением

температуры: 1 - твердое тело; 2 -жидкость; 3 - газ (пар)


Под действием таких сил тела стремятся в пространстве к по­ложению с минимумом потенциальной энергии, т.е. на расстоянии друг от друга (при температуре, соответствующей абсолютному ну­лю), когда сила взаимодействия между взаимодействующими части­цами становится равной нулю. Абсолютные же значения этого мини­мума потенциальной энергии и расстояние г0 для разного вида ато­мов, ионов и молекул и видов связи различны (табл. 4.1).

Таблица 4.1 Энергия разрыва различных видов связи

 

Вид связи Энергия разрыва, эВ
Ионная 7,5...9,0
Ковалентная 5,5...6,5
Металлическая 2,0...3,0
Ван-дер-Ваал ьсова 0,1

По своей величине Ван-дер-Ваальсовы силы значительно меньше ионных или ковалентных сил, однако они обладают некоторыми уникаль­ными свойствами, которые в определенных ситуациях делают их доми­нирующими силами. Прежде всего Ван-дер-Ваальсовы силы универ­сальны и сохраняют значительную величину при сравнительно больших расстояниях между молекулами. Они определяют не только взаимодей­ствие между твердыми телами, но и процессы, протекающие на поверх­ностях их раздела. С ними связаны такие явления, как физическая ад­сорбция, смачивание и слипание поверхностей твердых тел, устойчи­вость коллоидов, формирование поверхностных слоев и ряд других яв­лений. Тем самым действие Ван-дер-Ваал ьсовых сил может оказать большое влияние при внешнем, внутреннем и граничном видах трения.

 
 

С повышением температуры возрастает скорость, т.е. кинема­тическая энергия частиц, составляющих тело, прямо пропорциональ­на его абсолютной температуре

В зависимости от соотношения между Епот и Екин группы взаи­модействующих частиц образуются твердые тела, жидкости или га­зы. В твердых телах (для которых характерно пот)min > Екин) совер­шается колебательное движение его частиц относительно своего


мгновенного центра равновесия (несколько больше чем г0) и проис­ходит увеличение размеров тел при их нагреве.

В условиях, когда Екин по своей величине приближается к пот)min, система приобретает свойства жидкости с характерными для нее при­знаками.

В тех же случаях, когда Екин становится больше пот)min система приобретает свойства пара (газа), для которого основу взаимодейст­вия между частицами составляют силы электростатического отталки­вания, с характерными для данного материала свойствами.

Высокая степень влияния температуры сконденсированных тел на весьма значительное изменение их свойств и характер взаимодей­ствия между собой требует непременного учета тепловых процессов, сопровождающих любое фрикционное взаимодействие между телами. Степень его влияния может быть разной. В отдельных случаях, как, на­пример, при статическом трении, она может быть незначительной. В тяжело нагруженных узлах трения за счет выделяющегося тепла твер­дые тела могут весьма значительно менять свои свойства, переходить в жидкое, а затем и парообразное состояние. Эти процессы сущест­венно влияют на сам характер протекания фрикционного взаимодейст­вия между телами. Так, например, без плавления льда под полозом конькобежца невозможно было бы получить столь низкие коэффициен­ты трения между этими телами. Сейчас этот принцип широко исполь­зуется при выборе материалов для управления фрикционным взаимо­действием в узлах трения. Аналогичные процессы имеют важное зна­чение и при охлаждении материалов. Так, известно, что такие газы, как криптон и ряд других, в исходном состоянии обладающие очень малой вязкостью, с понижением температуры переходят в жидкое, а затем и твердое состояние. При этом в твердом состоянии они весьма значи­тельно меняют свои свойства и оказываются способными реализовать коэффициенты трения, равные 0,7.

С повышением (понижением) температуры помимо изменения фазового состояния трущихся тел в сконденсированных телах могут происходить и фазовые переходы, термомеханические процессы, ини­циируется протекание химических реакций и ряд других явлений, спо­собных значительно менять механические и химические свойства взаимодействующих материалов, что, в свою очередь, влияет на уро­вень трения и интенсивность изнашивания фрикционных пар.







ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.