Изменение взаимодействия между молекулами вещества с изменением расстояния между ними

Изменение взаимодействия между молекулами вещества с изменением расстояния между ними определяется сложным характером межмолекулярных сил. На расстояниях, превышающих размеры молекул в несколько раз, взаимодействие практически отсутствует. При сближении проявляется притяжение, достигающее максимума при определенном отрезке. Однако при дальнейшем сжатии происходит изменение взаимодействия между молекулами от расстояния: силы отталкивания начинают стремительно расти, превышая силы притяжения и предотвращая проникновение молекул друг в друга.

Разбор по случаям

Примеры

Механическое сжатие тела. При попытке сжать твердое тело или жидкость расстояние между частицами становится меньше равновесного значения $r < r_0$. На этих масштабах изменение взаимодействия между молекулами от расстояния проявляется в резком росте сил отталкивания, вызванном взаимодействием электронных оболочек. В результате возникают мощные силы упругости, противодействующие внешнему давлению и сохраняющие объем тела.

Растяжение твердого тела. Когда внешняя сила растягивает стержень, расстояние между его частицами увеличивается относительно равновесного $r > r_0$. В этой области изменение взаимодействия между молекулами от расстояния приводит к тому, что силы притяжения начинают преобладать над силами отталкивания. Возникающая внутренняя сила упругости препятствует разрыву и стремится вернуть образцу первоначальные геометрические размеры.

Частые ошибки

• Считать, что при сближении молекул возникают только силы отталкивания, а притяжение полностью исчезает.
• Думать, будто на больших расстояниях силы взаимодействия между молекулами становятся бесконечно большими.
• Полагать, что в состоянии равновесия силы притяжения и отталкивания равны нулю, а не уравновешивают друг друга.

Коротко

Изменение взаимодействия между молекулами вещества с изменением расстояния между ними объясняет упругие свойства и агрегатные состояния веществ в природе. Понимание этих закономерностей позволяет описывать поведение газов, жидкостей и твердых тел под действием внешних нагрузок.