|
|
Page:40
קשור לשינויים באנרגיה הפנימית . קליטת חום מגדילה את האנרגיה הפנימית ופליטת חום מקטינה אותה . כל התופעות שבהן עסקנו בפרק 3 מוסברות היטב על ידי התיאוריה המולקולרית . ההתפשטות התרמית של חומר מוצק מוסברת כך . אפשר להתייחס למולקולות במוצק כאל כדורים בעלי רדיוס . 7 בין המולקולות שורר כוח משיכה ; כאשר המרחק בין מרכזיהן גדול n , 2 r וכוח דחייה — כאשר המרחק קטן n 2 r ( כלומר , כאשר המולקולות נוגעות זו בזו . ( בגלל התנודה התרמית , המרחק בין מרכזיהן של מולקולות שכנות גדול מעט יותר מ ץ 2 ( איור . ( 4 . 1 ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר , התנודות של המולקולות מהירות יותר , והטווח או המשרעת של התנודה גדול יותר . לכן המרחק בין מולקולות שכנות גדל ונפח החומר גדל . כאשר חומר מוצק מותך והופך לנוזל , המבנה המסודר של המולקולות נשבר , והמולקולות שוב אינן צמודות למקומות מסוימים , אלא חופשיות לנוע בחומר . לכן לנוזל אין צורה קבועה , והוא מקבל את צורת הכלי שבו הוא נמצא . תהליך ההיתוך כרוך בבליעה של אנרגיה — חום ההיתוך — שאינה מעלה את הטמפרטורה . אנרגיה זו משמשת בעיקר לשבירת הקשרים בין המולקולות , כלומר להגדלת האנרגיה הפוטנציאלית שלהן . אידוי הנוזל לגז כרוך בבליעת כמות נוספת של אנרגיה ( חום אידוי , ( שנועד להרחיק את המולקולות - שבנוזל הן עדיין נוגעות זו בזו - למרחק גדול זו מזו , תוך התגברות על כוחות המשיכה ביניהן . כזכור , נוזלים מתאדים גם בטמפרטורות שהן נמוכות מנקודת הרתיחה , ואז ההתאדות היא מהשכבה העליונה של הנוזל בלבד . התופעה מוסברת כך : למרות שהאנרגיה הממוצעת של המולקולות בנוזל תלויה בטמפרטורה , ולכן היא אינה משתנה כאשר הטמפרטורה קבועה , האנרגיה של מולקולה בודדת משתנה בלי הרף עקב התנגשויות אקראיות עם מולקולות אחרות . בכל רגע יש בנוזל מולקולות מהירות יותר ואיטיות יותר , ורק האנרגיה הממוצעת ( שהיא האנרגיה הכוללת של כל המולקולות , מחולקת במספר המולקולות ) היא קבועה . מפעם לפעם מולקולה רוכשת , עקב התנגשויות עם מולקולות אחרות , אנרגיה קינטית חריגה שמספיקה כדי להתגבר על כוחות המשיכה של המולקולות שבסביבתה . אם היא נמצאת סמוך לפני הנוזל , היא עשויה לעזוב את הנוזל ולעבור לאוויר שמעליו , ואז היא בעצם הופכת למולקולת גז . בנקודת הרתיחה , האנרגיה הקינטית הממוצעת של המולקולות מספיקה כדי להתגבר על כוחות המשיכה ביניהן , ולכן נוצרות בועות של גז בכל נפח הנוזל . שאלה * . 1 כידוע , התאדות בטמפרטורה נמוכה מנקודת הרתיחה מקררת את הנוזל . האם תוכל להסביר את הסיבה לכך ? אמרנו כי למולקולות כנוזל יש אנרגיה פוטנציאלית , וכי על-ידי השקעת חום האידוי מגדילים את האנרגיה הפוטנציאלית הזו . למעשה נוח להגדיר את האנרגיה הפוטנציאלית של המולקולות בגז כאפס . לפיכך האנרגיה הפוטנציאלית של המולקולות בנוזל ובמוצק היא שלילית . איור 4 . 1
|
|