ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепловое и броуновское движение из "Нефтяные дисперсные системы" С точки зрения теории ММВ возникновение жидкостей обусловлено тем, что полная энергия системы, представляющая собой сумму потенциальных и кинетических энергий всех молекул, становится отрицательной. При этом по абсолютной величине кинетическая и потенциальная энергии близки друг другу. [c.42] Наиболее последовательно модель строения жидкости развита Я. И. Френкелем [38] и Г. Эйрингом [78]. Их дырочная модель основывается на допущении существования в жидкости свободных полостей ( дырок ). Размеры полости таковы, что молекула может внедриться в них. Близость по значению ине- 1 нческой и потенциальной энергий обусловливает возможность молекуле перескакивать в расположенные по соседству дырки . Положения равновесия не абсолютно неизменны (в среднем) как в твердом теле, а имеют временной характер. Молекула колеблется вблизи положения равновесия в течение некоторого времени т, затем она перескакивает в новое положение равновесия, находящееся на расстоянии порядка межмолекулярных расстояний. Появляется характерное время перескока т, сопоставимое с периодом колебаний вблизи положения равновесия то. В энергетическом отношении такие молекулы находятся в потенциальных ямах и отделены от другого возможного положения равновесия энергетическим барьером. За счет того, что какая-либо молекула будет обладать достаточной энергией, она может перескакивать в находящиеся рядом дырки , занимая новое положение равновесия. Одновременно происходит скачок дырки с созданием возможности перескока другим молекулам жидкости. Число во шожных скачков определяется числом дырок и высотой энергетического барьера, иреодолеваемого молекулой при перескоке из одного положения в другое. [c.42] Согласно Я. И. Френкелю [38], если молекулы растворенного вещества достаточно велики, то они являются равноправными участниками (наряду с молекулами растворителя) теплового движения. В этом случае теряется смысл величины энергии активации, поскольку молекулы растворенного вещества не участвуют в перескоках по дырочному механизму. Если размер молекул растворенного вещества сопоставим с размерами молекул растворителя, то понятие энергии активации приобретает смысл, но значение ее определяется величиной и характером межмолекулярных в., аимодействий в среде. При этом оказывается, что значения энергий активации, отнесенные к молекулам растворителя п растворенного вещества, близки. [c.43] Текучесть жидкостей зависит от характерного времени воздействия внешней силы п проявляется как суммарный эффект большого числа молекулярных пере.ходов между временными положениями равновесия. Наличие внешней силы снижает энергию активации 11 . [c.43] Созданная Я- И. Френкелем теория качественно правильно 0(гисывает процессы, происходящие в жидкостях, молекулы которых достаточно малы. Критерием применимости теории является относительно небольшое, порядка 10 —10 , число степеней свободы отдельной молекулы. В случае малых молекул характерные межмолекулярные расстояния соизмеримы с их линейными размерами. [c.44] Экспериментальных данных по определению характерных времен немного. В основном они получены для нпзкомолекуляр-пых жидкостей. Для воды при комнатной температуре т = = 10 ° с, а то=1,4-10 с. Следовательно, каждая молекула воды совершает около 100 колебаний в положении равновесия [82]. Энергия активации имеет значение 1,2 кДж/моль. Для растворов макромолекул измеренное значение то составило около 10 2 с [83]. [c.44] Любые изменения, происходящие в строении всей макромолекулы жидкости, М. И. Шахиаронов называет элементарной реакцией, состоящей и.) элементарных событий, т. е. превращения исходных частиц в продукты реакции. Элементарным событием могут быть внутримолекулярная перегруппировка какой-либо мономерной молекулы диссоциация молекулы (или ассоциата) либо ко.мплекса акт взаимодействия двух или трех част1щ, а также какого-либо моио.мера с поверхностью раздела фа ) образование дефекта квазикристаллической структуры взаимодействие дефектов ( дырок ) друг с другом ноявление ассоциатов дефектов и комплексов дефектов. Элементарные реакции, протекающие в жидкой фазе, условно делятся на три типа в соответствии с характерными временами сверхбыстрые (т1 = 10 —10 с), быстрые (т1--=--10- —1 с) и медленные (Т 1 с). Таким образом, прыжковый механи ш теплового движения молекул жидкой фазы, по Я. И. Френкелю, интерпретируется как сверхбыстрая реакция. [c.45] Рассмотренные выше подходы во многом являются качественными, описывающими тепловое движение молекул в любой жидкости. Естественно, что ра меры и форма молекул, и в большей степени характер и интенсивность ММВ, будут оирс-делять характер относительного расположения и относительного движения молекул жидкости. Для различных Т1пюв жидких веществ они могут оказаться различными. Наиболее полно современное состояние теории жидких систем изложено в работе [85]. [c.45] Тепловое движение молекул растворителя является причиной броуновского движения молекул растворенного вещества. Сущность его заключается в том, что о поверхность молекулы непрерывно ударяются молекулы жидкости — растворителя. При каждом ударе молекуле передается некоторый импульс. Удары происходят беспорядочно во времени п по направлению. Частота толчков соответствует по порядку величины частоте тепловых колебаний молекул растворителя, т. е. составляет 10 2 ударов в секунду. Броуновское движение отражает тепловое движение молекул растворителя. [c.45] Вернуться к основной статье