Эффективный диаметр молекул

Как мы знаем из основных положений молекулярно-кинетической теории молекулы на близких расстояниях отталкиваются друг от друга.

Движение двух молекул, летящих навстречу друг другу, проще проанализировать, если использовать закон сохранения механической энергии применительно к этим молекулам. Потенциальная энергия взаимо-действия двух молекул W_n(r) изображена на рис.6.1. На расстоянии r₀ потенциальная энергия достигает минимума, а силы взаимодействия обращаются в ноль.

Рис. 6.1

При большом расстоянии между молекулами (r > > r₀) W_n = 0, в этом случае их полная энергия W является суммой их кинетических энергий. При сближении молекул сначала, до точки r₀, действуют силы притяжения, затем - силы отталкивания. За счет работы сил отталкивания кинетическая энергия молекул уменьшается, и при некотором расстоянии молекулы на мгновение останавливаются.

В этот момент времени полная энергия молекул W равна потенциальной энергии их взаимодействия W_n(r). Ясно, что с увеличением полной энергии минимальное расстояние, на которое могут сблизиться молекулы, уменьшается. Так на приведенном рисунке полная энергия W₁ больше полной энергии W₂. Поэтому расстояние r₁, на которое могут сблизиться молекулы с энергией W₁, меньше, чем расстояние r₂, на которое сближаются молекулы с энергией W₂.

В случае соударения двух одинаковых шаров минимальное расстояние между центрами шаров равно их диаметру. Поэтому эффективным диаметром молекулы d называют минимальное расстояние, на которое сближаются при соударении центры двух молекул.