Sve molekule tvari sudjeluju u toplinskom gibanju, stoga se s promjenom prirode toplinskog gibanja mijenja i stanje tvari i njezina svojstva. Dakle, kada temperatura poraste, voda ključa, pretvarajući se u paru. Ako se temperatura spusti, voda se smrzava i prelazi iz tekućeg u krutinu.
DEFINICIJA
Temperatura- skalar fizička količina, koji karakterizira stupanj zagrijavanja tijela.
Temperatura je mjera intenziteta toplinskog gibanja molekula i karakterizira stanje toplinska ravnoteža sustavi makroskopskih tijela: sva tijela sustava koja su međusobno u toplinskoj ravnoteži imaju istu temperaturu.
Mjeri se temperatura termometar. Svaki termometar koristi promjenu nekog makroskopskog parametra ovisno o promjeni temperature.
SI jedinica za temperaturu je stupanj Kelvina (K). Formula za prijelaz s Celzijeve skale na Kelvinovu temperaturnu skalu (apsolutna skala) je:
gdje je temperatura u Celzijevim stupnjevima.
Minimalna temperatura odgovara nuli na apsolutnoj ljestvici. Na apsolutna nula toplinsko gibanje molekule se zaustavljaju.
Što je viša temperatura tijela, to je veća brzina toplinskog gibanja molekula, a samim time i veća energija molekula tijela. Dakle, temperatura služi kao mjera kinetičke energije toplinskog gibanja molekula.
Korijen srednje kvadratne brzine molekula
Srednja kvadratna brzina molekula izračunava se formulom:
gdje je Boltzmannova konstanta, J/K.
Prosječna kinetička energija gibanja jedne molekule
Prosječna kinetička energija gibanja jedne molekule:
Fizičko značenje Boltzmannove konstante leži u činjenici da ta konstanta određuje odnos između temperature tvari i energije toplinskog gibanja molekula te tvari.
Važno je napomenuti da prosječna energija toplinskog gibanja molekula ovisi samo o temperaturi plina. Na danoj temperaturi, prosječna kinetička energija translatornog kaotičnog gibanja molekula ne ovisi ni o jednom kemijski sastav plina, niti na masu molekula, niti na tlak plina, niti na volumen koji plin zauzima.
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
| Vježbajte | Kolika je prosječna kinetička energija molekula argona ako je temperatura plina C? |
| Riješenje | Prosječna kinetička energija molekula plina određena je formulom: Boltzmannova konstanta. Izračunajmo: |
| Odgovor | Prosječna kinetička energija molekula argona pri određenoj temperaturi J. |
PRIMJER 2
| Vježbajte | Za koliko će se postotaka povećati prosječna kinetička energija molekula plina kad se njegova temperatura promijeni sa 7 na ? |
| Riješenje | Prosječna kinetička energija molekula plina određena je relacijom: Promjena prosječne kinetičke energije uslijed promjene temperature: Postotna promjena energije: Pretvorimo jedinice u SI sustav: . Izračunajmo: |
| Odgovor | Prosječna kinetička energija molekula plina povećat će se za 10%. |
PRIMJER 3
| Vježbajte | Koliko je puta srednja kvadratna brzina čestice prašine mase kg suspendirane u zraku manja od srednje kvadratne brzine molekula zraka? |
| Riješenje | Srednja kvadratna brzina čestice prašine:
RMS brzina molekule zraka:
Masa molekule zraka: |
[Test iz fizike 24] Sile međumolekularnog međudjelovanja. Agregatno stanje tvari. Priroda toplinskog gibanja molekula u čvrstim, tekućim, plinovitim tijelima i njegova promjena s porastom temperature. Toplinska ekspanzija tel. Linearno širenje čvrstih tijela pri zagrijavanju. Volumetrijsko toplinsko širenje krutina i tekućina. Prijelazi između agregatnih stanja. Toplina faznog prijelaza. Ravnoteža faza. Jednadžba toplinske ravnoteže.
Sile međumolekularnog međudjelovanja.
Međumolekulska interakcija je električne prirode. Između njihdjeluju sile privlačenja i odbijanja, koje s porastom brzo opadajuudaljenosti između molekula.Djeluju odbojne silesamo na vrlo malim udaljenostima.U praksi se ponašanje materije injegovo fizičko stanjeodređeno onim što jestdominantne: sile privlačenjaili kaotično toplinsko gibanje.U čvrstim tijelima dominiraju sileinterakcije, pa onizadržava svoj oblik.
Agregatno stanje tvari.
- sposobnost (čvrsto tijelo) ili nemogućnost (tekućina, plin, plazma) održavanja volumena i oblika,
- prisutnost ili odsutnost dalekodometnog (čvrsto tijelo) i kratkodometnog reda (tekućina) i druga svojstva.
Toplinsko gibanje u čvrstim tijelima je uglavnom oscilatorno. Na visokom
temperature, intenzivno toplinsko gibanje onemogućuje približavanje molekula jedna drugoj – plinovito
stanju, kretanje molekula je translatorno i rotacijsko. . U plinovima manje od 1% volumena
odnosi se na volumen samih molekula. Na srednjim temperaturama
molekule će se stalno kretati u prostoru, međutim, mijenjati mjesta
udaljenost između njih nije puno veća od d - tekućina. Priroda kretanja molekula
u tekućini je oscilatorne i translacijske prirode (u trenutku kada se
skok u novi ravnotežni položaj).
Toplinsko rastezanje tel.
Toplinsko gibanje molekula objašnjava pojavu toplinskog širenja tijela. Na
amplituda zagrijavanja oscilatorno gibanje molekule se povećavaju, što rezultira
povećanje veličine tijela.
Linearno širenje čvrstih tijela pri zagrijavanju.
Linearno širenje krutog tijela opisuje se formulom: L=L0(1+at) , gdje je a koeficijent linearnog širenja ~10^-5 K^-1.
Volumetrijsko toplinsko širenje krutina i tekućina.
Volumetrijsko rastezanje tijela opisuje se sličnom formulom: V = V0(1+Bt), B je koeficijent volumenskog rastezanja, a B=3a.
Prijelazi između agregatnih stanja.
Tvar može biti u krutom, tekućem, plinovitom stanju. ove
stanja nazivamo agregatnim stanjima tvari. Tvar se može kretati iz
jedne države u drugu. Karakteristična značajka transformacije materije je
mogućnost postojanja stabilnih nehomogenih sustava, kada tvar može
je u nekoliko agregatnih stanja odjednom. Pri opisu takvih sustava
koristiti širi pojam faze materije. Na primjer, ugljik u čvrstom stanju
agregatno stanje može biti u dvije različite faze - dijamant i grafit. faza
naziva ukupnost svih dijelova sustava, koji u nedostatku vanjskog
utjecaj je fizički homogen. Ako je nekoliko faza tvari u određenom
temperatura i tlak postoje u međusobnom dodiru, a ujedno i masa jednog
faza ne raste zbog smanjenja druge, tada se govori o faznoj ravnoteži.
Toplina faznog prijelaza.
Toplina faznog prijelaza- količina topline koju je potrebno privesti tvari (ili joj odvesti) tijekom ravnotežnog izobarno-izotermnog prijelaza tvari iz jedne faze u drugu (fazni prijelaz prve vrste - vrenje, taljenje, kristalizacija, polimorfna transformacija, itd.).
Za fazne prijelaze druge vrste, toplina fazne transformacije je nula.
Ravnotežni fazni prijelaz pri određenom tlaku događa se pri konstantnoj temperaturi — temperaturi faznog prijelaza. Toplina faznog prijelaza jednaka je umnošku temperature faznog prijelaza i razlike entropije u dvjema fazama između kojih se prijelaz događa.
Ravnoteža faza.
Toplinsko gibanje molekula.
Najuvjerljivija činjenica je Brownovo gibanje molekula. Brownovo gibanje molekula potvrđuje kaotičnost toplinskog gibanja i ovisnost intenziteta tog gibanja o temperaturi. Prvi put je nasumično kretanje malih krutih čestica uočio engleski botaničar R. Brown 1827. godine, ispitujući krute čestice lebdeće u vodi - spore klupske mahovine. Skrenuti pozornost učenicima na činjenicu da se kretanje sporova odvija duž ravnih linija koje čine izlomljenu liniju. Od tada se gibanje čestica u tekućini ili plinu naziva Brownovim. Izvedite standardni demonstracijski pokus "Promatranje Brownovog gibanja" pomoću okrugle kutije s dva stakla.
Promjenom temperature tekućine ili plina, na primjer njezinim povećanjem, može se povećati intenzitet Brownovog gibanja. Brownova se čestica kreće pod utjecajem molekularnih udara. Objašnjenje Brownovog gibanja čestice je da se udari molekula tekućine ili plina na česticu međusobno ne poništavaju. Kvantitativnu teoriju Brownovog gibanja razvio je Albert Einstein 1905. godine. Einstein je pokazao da je srednji kvadrat pomaka Brownove čestice proporcionalan temperaturi medija, ovisi o obliku i veličini čestice te je izravno proporcionalan vremenu promatranja. Francuski fizičar J. Perrin proveo je niz pokusa koji su kvantitativno potvrdili teoriju Brownova gibanja.
Proračun broja udaraca o stijenku posude. Promotrimo idealni jednoatomski plin u ravnoteži u posudi volumena V. Izdvojimo molekule s brzinom od v do v + dv. Tada će broj molekula koje se gibaju u smjeru kutova i tim brzinama biti jednak:
dN v,, = dN v d/4. (14.8)
Izdvojimo elementarnu plohu površine dP. koju ćemo uzeti kao dio stijenke posude. U jedinici vremena to će područje doseći molekule zatvorene u kosi cilindar s bazom dP i visinom v cos (vidi sl. 14.3). Broj presjeka odabrane površine molekulama koje smo odabrali (broj udaraca o stijenku) u jedinici vremena d v,, bit će jednak umnošku koncentracije molekula i volumena ove kose cilindar:
d v,, = dP v cos dN v,, /V, (14.9)
gdje je V volumen posude koja sadrži plin.
Integrirajući izraz (14.9) preko kutova unutar prostornog kuta 2, koji odgovara promjeni kutova i u rasponu od 0 do /2 odnosno od 0 do 2, dobivamo formulu za izračunavanje ukupnog broja udaraca molekula s brzinama od v do v + dv o stijenku.
Integrirajući izraz preko svih brzina, dobivamo da će broj udaraca molekula o stijenku površine dP po jedinici vremena biti jednak:
. (14.11)
S obzirom na definiciju Prosječna brzina dobivamo da će broj udaraca molekula o stijenku jedinične površine u jedinici vremena biti jednak:
= N/V
Boltzmannova distribucija, tj. distribucija čestica u vanjskom potencijalnom polju, može se koristiti za određivanje konstanti koje se koriste u molekularna fizika. Jedan od najvažnijih i najpoznatijih eksperimenata u ovom području je Perrinov rad na Avogadrovom broju. Budući da molekule plina nisu vidljive niti kroz mikroskop, u eksperimentu su korištene puno veće Brownove čestice. Te su čestice stavljene u otopinu u kojoj je na njih djelovala sila uzgona. U tom slučaju se smanjila sila gravitacije koja djeluje na Brownove čestice, pa se činilo da je raspodjela čestica po visini rastegnuta. To je omogućilo promatranje ove raspodjele pod mikroskopom.
Jedna od poteškoća bila je dobiti suspendirane čestice potpuno iste veličine i oblika. Perrin je koristio čestice gume i mastike. Trljanje gumiguta u vodi. Perrin je dobio svijetlo žutu emulziju, u kojoj se, promatrajući pod mikroskopom, mogu razaznati mnoga kuglasta zrnca. Umjesto mehaničkog mljevenja, Perrin je žvakaću gumu ili mastiks također tretirao alkoholom, koji je otopio te tvari. Kada se takva otopina razrijedi s velikom količinom vode, dobije se emulzija od istih kuglastih zrna kao kod mehaničkog mljevenja gume. Kako bi odabrao zrnca potpuno iste veličine, Perrin je čestice suspendirane u vodi podvrgao ponovljenom centrifugiranju i na taj način dobio vrlo homogenu emulziju koja se sastojala od sferičnih čestica polumjera reda veličine mikrometra. Preradivši 1 kg gumiguta, Perrin je nakon nekoliko mjeseci dobio frakciju koja je sadržavala nekoliko decigrama zrnaca željene veličine. S ovom su frakcijom provedeni ovdje opisani pokusi.
Prilikom proučavanja emulzije bilo je potrebno izvršiti mjerenja na zanemarivim visinskim razlikama - svega nekoliko stotinki milimetra. Stoga je visinska distribucija čestica proučavana pomoću mikroskopa. Vrlo tanko staklo s izbušenom širokom rupom zalijepljeno je na mikroskopsko stakalce (prikazano na slici). Na taj način je dobivena ravna kupka (Zeiss (1816-1886) kiveta) visine oko 100 µm (0,1 mm). Kap emulzije stavljena je u sredinu kupelji, koja je odmah izravnana pokrovnim stakalcem. Kako bi se izbjeglo isparavanje, rubovi pokrovnog stakla prekriveni su parafinom ili lakom. Zatim se lijek može promatrati nekoliko dana ili čak tjedana. Preparat je postavljen na postolje mikroskopa pažljivo postavljeno u vodoravni položaj. Leća je bila vrlo velikog povećanja s malom dubinom fokusa, tako da su se odjednom mogle vidjeti samo čestice unutar vrlo tankog horizontalnog sloja debljine reda mikrometra. Čestice su izvodile intenzivno Brownovo gibanje. Fokusiranjem mikroskopa na određeni horizontalni sloj emulzije, bilo je moguće izbrojati broj čestica u ovom sloju. Zatim je mikroskop fokusiran na drugi sloj i ponovno je izbrojan broj vidljivih Brownovih čestica. Na taj je način bilo moguće odrediti omjer koncentracija Brownovih čestica na različitim visinama. Visinska razlika je izmjerena mikrometarskim vijkom mikroskopa.
Sada prijeđimo na konkretne izračune. Budući da su Brownove čestice u polju gravitacije i Arhimed, potencijalna energija takve čestice
U ovoj formuli, p je gustoća gume, p je gustoća tekućine, V je volumen čestice gume. Referentna točka za potencijalnu energiju odabrana je na dnu ćelije, odnosno na h = 0. Boltzmannovu distribuciju za takvo polje zapisujemo u obliku
n(h) = n0e kT = n0e kT . Podsjetimo se da je n broj čestica po jedinici volumena na visini h, a n0 je broj čestica po jedinici volumena na visini h = 0.
Broj kuglica AN vidljivih kroz mikroskop na visini h jednak je n(h)SAh, gdje je S površina vidljivog dijela emulzije, a Ah dubina polja mikroskopa (u Perrinovom pokusu , ova vrijednost je bila 1 μm). Zatim omjer broja čestica na dvije visine h1 i h2 zapišemo na sljedeći način:
AN1 = ((p-p")Vg(h2 _ h1) - eksp
Izračunavanjem logaritma obje strane jednadžbe i jednostavnim izračunima dobivamo vrijednost Boltzmannove konstante, a zatim Avogadrov broj:
k(p_p")Vg(h2 _ h1)
Prilikom rada u raznim uvjetima i s različitim emulzijama, Perrin je dobio vrijednosti za Avogadrovu konstantu u rasponu od 6,5 1023 do 7,2 1023 mol-1. Bio je to jedan od izravnih dokaza molekularno-kinetičke teorije, u čiju valjanost u to vrijeme nisu vjerovali svi znanstvenici.
Prosječna energija molekula.
Tema: Sile međumolekularnog međudjelovanja. Agregat
stanje materije. Priroda toplinskog gibanja molekula u čvrstom stanju,
tekuća i plinovita tijela i njegovu promjenu s porastom temperature.
Toplinsko rastezanje tel. Fazni prijelazi. Faza topline
prijelazi. Ravnoteža faza.
Međumolekulska interakcija je električne prirode. Između njih
djeluju sile privlačenja i odbijanja, koje s porastom brzo opadaju
udaljenosti između molekula.
Odbojne sile djeluju samo na vrlo malim udaljenostima.
U praksi, ponašanje tvari i njezino agregatno stanje određuje ono što je dominantno: privlačne sile ili kaotično toplinsko gibanje.
Čvrstim tijelima dominiraju sile interakcije, pa zadržavaju svoj oblik. Sile međudjelovanja ovise o obliku i strukturi molekula, pa ne postoji jedinstveni zakon za njihov proračun.
Međutim, ako zamislimo da molekule imaju sferni oblik - opći karakter ovisnost sila međudjelovanja o udaljenosti između molekula –r prikazana je na slici 1-a. Na slici 1-b prikazana je ovisnost potencijalne energije međudjelovanja molekula o udaljenosti između njih. Na određenoj udaljenosti r0 (različito je za različite tvari) Fattract.= Fretract. Potencijalna energija je minimalna, pri rr0 prevladavaju odbojne sile, a pri rr0 je obrnuto.
Slika 1-c prikazuje prijelaz kinetičke energije molekula u potencijalnu tijekom njihova toplinskog gibanja (na primjer, vibracija). Na svim slikama ishodište koordinata je poravnato sa središtem jedne od molekula. Približavajući se drugoj molekuli, njezina kinetička energija prelazi u potencijalnu i najveću vrijednost postiže na udaljenostima r=d. d se naziva efektivni promjer molekula (minimalna udaljenost kojoj se približavaju središta dviju molekula.
Jasno je da efektivni promjer ovisi, između ostalog, o temperaturi, jer se na višoj temperaturi molekule mogu približiti.
Na niskim temperaturama, kada je kinetička energija molekula mala, one se privlače blizu i talože u određenom redoslijedu - čvrsto stanje agregacije.
Toplinsko gibanje u čvrstim tijelima je uglavnom oscilatorno. Na visokim temperaturama intenzivno toplinsko gibanje sprječava približavanje molekula jedna drugoj – plinovito stanje, kretanje molekula je translatorno i rotacijsko.. Kod plinova manje od 1% volumena otpada na volumen samih molekula. Na srednjim temperaturama, molekule će se neprestano kretati u prostoru, mijenjajući mjesta, ali udaljenost između njih nije mnogo veća od d - tekućina. Priroda gibanja molekula u tekućini je oscilatorna i translacijska (u trenutku kada skaču u novi ravnotežni položaj).
Toplinsko gibanje molekula objašnjava pojavu toplinskog širenja tijela. Kada se zagrijava, povećava se amplituda vibracijskog gibanja molekula, što dovodi do povećanja veličine tijela.
Linearno širenje krutog tijela opisuje se formulom:
l l 0 (1 t), gdje je koeficijent linearnog rastezanja 10-5 K-1. Volumetrijsko rastezanje tijela opisuje se sličnom formulom: V V0 (1 t), je koeficijent volumenskog rastezanja, a =3.
Tvar može biti u krutom, tekućem, plinovitom stanju. Ta se stanja nazivaju agregatnim stanjima tvari. Materija se može mijenjati iz jednog stanja u drugo. Karakteristična značajka transformacije tvari je mogućnost postojanja stabilnih nehomogenih sustava, kada tvar može biti u nekoliko agregacijskih stanja odjednom.
Pri opisu takvih sustava koristi se širi pojam faze tvari. Na primjer, ugljik u čvrstom agregatnom stanju može biti u dvije različite faze – dijamant i grafit. Faza je ukupnost svih dijelova sustava koji je u nedostatku vanjskog utjecaja fizički homogen. Ako više faza tvari pri određenoj temperaturi i tlaku postoji u međusobnom kontaktu, a pritom se masa jedne faze ne povećava zbog smanjenja druge, tada se govori o faznoj ravnoteži.
Prijelaz tvari iz jedne faze u drugu naziva se fazni prijelaz. Tijekom faznog prijelaza dolazi do nagle (koja se događa u uskom temperaturnom području) kvalitativne promjene svojstava tvari. Ove prijelaze prati nagla promjena energije, gustoće i drugih parametara. Postoje fazni prijelazi prvog i drugog reda. Fazni prijelazi prve vrste uključuju taljenje, skrućivanje (kristalizaciju), isparavanje, kondenzaciju i sublimaciju (isparavanje s površine čvrstog tijela). Fazni prijelazi ove vrste uvijek su povezani s oslobađanjem ili apsorpcijom topline, tzv latentna toplina fazni prijelaz.
Tijekom faznih prijelaza druge vrste nema nagle promjene energije i gustoće. Toplina faznog prijelaza također je jednaka 0. Transformacije tijekom takvih prijelaza događaju se odmah u cijelom volumenu kao rezultat promjene kristalna rešetka na određenoj temperaturi, koja se naziva Curiejeva točka.
Razmotrimo prijelaz prve vrste. Kada se tijelo zagrijava, kao što je navedeno, dolazi do toplinskog širenja tijela i, kao posljedica toga, smanjenja potencijalne energije međudjelovanja čestica. Nastaje situacija kada pri određenoj temperaturi odnos između potencijalne i kinetičke energije ne može osigurati ravnotežu starog faznog stanja i tvar prelazi u novu fazu.
Taljenje je prijelaz iz kristalnog stanja u tekuće stanje. Q=m, određena toplina taljenja, pokazuje koliko je topline potrebno za prijenos 1 kg čvrsta u tekućinu na talištu, mjereno u J/kg. Tijekom kristalizacije, oslobođena količina topline izračunava se istom formulom. Taljenje i kristalizacija odvijaju se na specifičnoj temperaturi za određenu tvar, koja se naziva talište.
Isparavanje. Molekule u tekućini vezane su privlačnim silama, ali neke od najbržih molekula mogu napustiti volumen tekućine. U tom se slučaju prosječna kinetička energija preostalih molekula smanjuje i tekućina se hladi. Za održavanje isparavanja potrebno je dovesti toplinu: Q=rm, r je specifična toplina isparavanja, koja pokazuje koliko topline treba utrošiti da se 1 kg tekućine prevede u plinovito stanje pri stalnoj temperaturi.
Jedinica: J/kg. Tijekom kondenzacije oslobađa se toplina.
Kalorijska vrijednost goriva izračunava se po formuli: Q=qm.
U uvjetima mehaničke i toplinske ravnoteže stanja nehomogenih sustava određena su zadanim tlakom i temperaturom, jer su ti parametri isti za svaki dio sustava. Iskustvo pokazuje da kada su dvije faze u ravnoteži, tlak i temperatura su međusobno povezani ovisnošću koja je krivulja fazne ravnoteže.
Točke koje leže na krivulji opisuju nehomogen sustav u kojem postoje dvije faze. Točke koje leže unutar područja opisuju homogena stanja tvari.
Ako su krivulje svih faznih ravnoteža jedne tvari izgrađene na ravnini, tada će je podijeliti u zasebne regije, a same će se konvergirati u jednoj točki, koja se naziva trojna točka. Ova točka opisuje stanje materije u kojem sve tri faze mogu koegzistirati. Na slici 2 konstruirani su dijagrami stanja vode.
Pročitajte također:
|
Jedan od najvažnijih parametara koji karakteriziraju molekulu je minimalna potencijalna energija međudjelovanja. Privlačne sile koje djeluju između molekula nastoje kondenzirati tvar, tj. približiti njezine molekule na udaljenost. r 0 kada je njihova potencijalna energija međudjelovanja minimalna i jednaka, ali ovaj pristup je ometan kaotičnim toplinskim gibanjem molekula. Intenzitet tog kretanja određen je prosječnom kinetičkom energijom molekule, koja je reda kT, gdje k je Boltzmannova konstanta. Agregatna stanja tvari bitno ovise o odnosu količina i kT.
Pretpostavimo da je temperatura razmatranog sustava molekula toliko visoka da
kT>> U ovom slučaju intenzivno kaotično toplinsko gibanje sprječava sile privlačenja da povežu molekule u skupove od nekoliko čestica koje su se približile udaljenosti r 0: tijekom sudara velika kinetička energija molekula lako će razbiti te agregate u sastavne molekule i stoga će vjerojatnost stvaranja stabilnih agregata biti proizvoljno mala. U tim će okolnostima dotične molekule očito biti u plinovitom stanju.
Ako je temperatura sustava čestica vrlo niska, tj. kT << молекулам, действующими силами притяжения, тепловое движение не может помешать приблизиться друг к другу на расстояние близкое к r 0 određenim redoslijedom. U tom će slučaju sustav čestica biti u čvrstom stanju, a mala kinetička energija toplinskog gibanja prisilit će molekule na nasumične male vibracije oko određenih ravnotežnih položaja (čvorova kristalne rešetke).
Konačno, pri temperaturi sustava čestica određenoj iz približne jednakosti kT≈ kinetička energija toplinskog gibanja molekula, čija je vrijednost približno jednaka potencijalnoj energiji privlačenja, neće moći pomaknuti molekulu na udaljenost znatno veću od r 0 . Pod tim uvjetima tvar će biti u tekućem agregatnom stanju.
Dakle, tvar će, ovisno o temperaturi i veličini sastavnih molekula, biti u plinovitom, krutom ili tekućem stanju.
Pod normalnim uvjetima, udaljenost između molekula u plinu desetke je puta (vidi primjer 1.1) veća od njihove veličine; najveći dio vremena gibaju se pravocrtno bez međudjelovanja, a samo mnogo manji dio vremena, kada su na malim udaljenostima od drugih molekula, međusobno djeluju s njima, mijenjajući smjer njihova kretanja. Dakle, u plinovitom stanju kretanje molekule izgleda kao što je shematski prikazano na sl. 7. a.
U čvrstom stanju, svaka molekula (atom) tvari nalazi se u ravnotežnom položaju (čvoru kristalne rešetke), u blizini koje stvara male vibracije, a smjer (npr. aa" na sl. 7, b) i amplituda tih oscilacija nasumično se mijenja (na primjer, u smjeru bb") nakon vremena mnogo duljeg od perioda tih oscilacija; vibracijske frekvencije molekula u općem slučaju nisu iste. Vibracije pojedine molekule čvrstog tijela općenito su prikazane na si. 7, b.
Molekule krutine su tako zbijene da je udaljenost između njih približno jednaka njihovom promjeru, tj. udaljenost r 0 na sl. 3. Poznato je da je gustoća tekućeg stanja približno 10% manja od gustoće krutog stanja, uz sve ostale uvjete. Stoga je razmak između molekula tekućeg stanja nešto veći r 0 . S obzirom da u tekućem stanju molekule imaju i veću kinetičku energiju toplinskog gibanja, za očekivati je da one, za razliku od čvrstog stanja, mogu lako mijenjati svoj položaj oscilirajući, gibajući se na udaljenosti koja ne prelazi bitno veći promjer molekule. molekula. Putanja kretanja molekule tekućine približno izgleda kao što je shematski prikazano na Sl. 7, u. Dakle, gibanje molekule u tekućini kombinira translacijsko gibanje, kao što se događa u plinu, s oscilatornim gibanjem, koje se opaža u čvrstom tijelu.
