Vipengele vya mwendo wa joto. Majimbo ya jumla ya jambo

Hali ya mwendo wa joto katika fuwele. Muundo wa kioo ni hali ya usawa ya mfumo wa atomi ambayo inalingana na kiwango cha chini cha nishati inayowezekana. Wakati wa kupumzika, jumla ya nguvu zinazofanya kazi kwenye kila atomi ya kioo kutoka kwa atomi nyingine ni sifuri. Atomi katika fuwele hutetemeka karibu na nafasi zisizobadilika. Hali ya mabadiliko haya ya joto ni ngumu sana. Chembe huingiliana na chembe za jirani, yaani, vibrations hupitishwa kutoka atomi hadi atomi na kueneza katika kioo kwa namna ya wimbi.


Kwa sababu ya ukweli kwamba kila chembe imeunganishwa sana na majirani zake, haiwezi kusonga peke yake, peke yake - inawalazimisha majirani zake kusonga kwa wakati na yenyewe. Kama matokeo, harakati ya hadubini kwenye fuwele lazima ifikiriwe sio kama harakati ya atomi ya mtu binafsi, lakini kama mitetemo fulani ya pamoja, ya usawa ya idadi kubwa ya atomi. Vibrations vile huitwa phonons. Ni phononi ambazo, kama wanafizikia wanasema, ni digrii za kweli za uhuru katika uimara wa fuwele. Kwa upande wa phononi, mtu anaweza kuelezea mawimbi ya sauti, uwezo wa joto wa fuwele, ubora wa juu wa vifaa vingine, na, hatimaye, aina mbalimbali za matukio ya microscopic katika kioo.


Incoherent, i.e. phononi zisizo na uhusiano, zinazojitegemea zipo kila wakati kwenye fuwele. Zina urefu tofauti wa mawimbi, huenea kwa mwelekeo tofauti, huingiliana - na matokeo yake husababisha tu mitetemo midogo, ya machafuko ya atomi za mtu binafsi. Walakini, ikiwa sasa tunaunda idadi kubwa ya phononi zenye madhubuti (ambayo ni, phononi za aina moja - na urefu sawa wa wimbi, zikisonga kwa mwelekeo sawa katika awamu sawa), tutapata wimbi la deformation la monochromatic linaloenea katika fuwele nzima. Kila vibration inalingana na hali moja ya phonon yenye kasi na nishati, k ni vector ya wimbi


Kwa hivyo, mitetemo ya atomi za kioo hubadilishwa na uenezi wa mfumo wa mawimbi ya sauti katika dutu, quanta ambayo ni phononi. Mzunguko wa phonon ni sifuri (katika vitengo). Fonon ni boson na inaelezewa na takwimu za Bose-Einstein. Fononi na mwingiliano wao na elektroni huchukua jukumu la msingi katika mawazo ya kisasa kuhusu fizikia ya superconductors, michakato ya upitishaji wa joto, na michakato ya kutawanya katika vitu vikali. Mfano wa fuwele ya chuma inaweza kuwakilishwa kama seti ya oscillators zinazoingiliana kwa usawa, na mchango mkubwa zaidi kwa nishati yao ya wastani hutolewa na oscillations ya masafa ya chini yanayolingana na mawimbi ya elastic, ambayo quanta yake ni phononi. mawimbi ya sauti Spinbosons Bose-Einstein. mwingiliano wa takwimu na elektroni za superconductors za conductivity ya mafuta


Kulingana na mechanics ya quantum, vibrations vya kimiani vinaweza kuhusishwa na quasiparticles - phononi. Sehemu ya chini ya nishati ambayo kimiani ya fuwele inaweza kunyonya au kutoa wakati wa mitetemo ya joto inalingana na takwimu hii hadi mpito kutoka kiwango kimoja cha nishati hadi kingine. Ni sawa na h ν na ni nishati ya phonon. Kwa hivyo, mlinganisho unaweza kuchorwa kati ya mitetemo nyepesi na ya joto ya kimiani ya fuwele - mawimbi ya elastic huzingatiwa kama uenezi wa chembe fulani za quasi-elastic - phononi.


Phonon, tofauti na chembe za kawaida, inaweza kuwepo tu katika kati fulani ambayo iko katika hali ya msisimko wa joto. Haiwezekani kufikiria phonon ambayo ingeenea katika utupu, kwa kuwa inaelezea asili ya quantum ya vibrations ya mafuta ya kimiani na imefungwa milele katika kioo. Kipengele cha corpuscular cha vibrations ndogo za atomi katika kimiani ya kioo husababisha dhana ya phononi, na uenezi wa mawimbi ya joto ya elastic katika kioo inaweza kuchukuliwa kama uhamisho wa phononi.


Nadharia ya mawimbi ya joto katika kioo ilitengenezwa na Debye. Hali ya quantum ya mawimbi ya joto, i.e. uwazi wao hujidhihirisha katika halijoto inayoitwa tabia ya halijoto ya Debye, ambapo ni masafa ya juu zaidi ya mitetemo ya chembe chembe, k ni mara kwa mara ya Boltzmann. Kiasi hicho kinaitwa nishati ya Debye. Kwa solids nyingi, joto la Debye ni 100 K. Kwa hiyo, karibu vitu vyote vikali chini ya hali ya kawaida havionyeshi vipengele vya quantum. Joto la Debye ni mojawapo ya sifa muhimu zaidi za kioo.


Katika fizikia ya hali imara, dhana ya gesi ya phonon, yaani, idadi kubwa ya quasiparticles ya kujitegemea iko kwa kiasi cha mwili imara, hutumiwa sana. Wakati nishati ya joto inapoingizwa na mwili imara, nguvu ya vibrations ya atomiki huongezeka. Nishati ya ndani ya imara inajumuisha nishati ya hali ya chini ya kimiani na nishati ya phononi. Kulingana na nadharia ya Debye, hali ya msisimko ya kimiani inaweza kuwakilishwa kama gesi bora ya phononi zinazosonga kwa uhuru katika ujazo wa fuwele. Katika aina fulani ya joto, gesi ya phonon ni sawa na gesi bora.


Uwezo wa joto wa kioo. Nadharia ya classical. Uwezo wa joto wa mwili imara na kiasi cha V inamaanisha thamani U - nishati ya ndani, ambayo ni jumla ya mwendo wa vibrational wa chembe zilizo kwenye nodi za kimiani ya kioo, na nishati ya uwezekano wa mwingiliano wao.


Kulingana na mechanics ya kitakwimu ya kitakwimu, wastani wa nishati ya oscillator ya usawa ni sawa, na huhesabu nishati ya kinetic na kiwango sawa cha nishati inayowezekana. Mole ya dutu kwenye kimiani ya fuwele ina chembechembe za N A, ina digrii 3N A za uhuru na ina nishati.


Kisha, katika kioo, uwezo wa joto kwa kiasi cha mara kwa mara hutofautiana kidogo na uwezo wa joto kwa shinikizo la mara kwa mara, hivyo tunaweza kuiweka tu na kuzungumza juu ya uwezo wa joto wa imara.Kauli hii inaitwa sheria ya Dulong na Petit. Sheria ni kweli katika kiwango fulani cha joto na si halali kwa viwango vya chini vya joto.


Uwezo wa joto wa kioo. Nadharia ya quantum. Mfano wa Einstein. Einstein alitambua kimiani cha kioo cha atomi za N na mfumo wa visisitizo huru vya 3N. Kwa kuchukulia kwamba usambaaji wa oscillators juu ya majimbo yenye nishati tofauti hutii sheria ya Boltzmann, tunaweza kupata wastani wa nishati ya oscillator. Uwezo wa joto wa fuwele. Nadharia ya quantum. Debye mfano. Kwa joto la chini, mfano wa Einstein hutabiri tu mabadiliko katika uwezo wa joto. Tofauti kati ya data ya majaribio na nadharia ya Einstein iliondolewa na Debye. Alizingatia kuwa mwili thabiti una wigo mzima wa masafa. Wazo la Einstein kwamba oscillator zote zina mzunguko sawa wa oscillation ni rahisi kupita kiasi.


Jambo jipya katika jambo lililofupishwa, "kuruka" kwa phononi kutoka kwa mwili mmoja hadi mwingine kupitia utupu, inaelezewa. Kwa sababu yake, wimbi la sauti linaweza kushinda mapengo nyembamba ya utupu, na joto linaweza kuhamishwa kupitia utupu mabilioni ya mara kwa ufanisi zaidi kuliko mionzi ya kawaida ya joto.

Atomi na molekuli zinazounda vitu mbalimbali ziko katika hali ya mwendo wa joto unaoendelea.

Kipengele cha kwanza cha mwendo wa joto ni nasibu; hakuna mwelekeo wa mwendo wa molekuli unaojitokeza kati ya mwelekeo mwingine. Hebu tueleze hili: ukifuata harakati ya molekuli moja, basi baada ya muda, kutokana na migongano na molekuli nyingine, kasi na mwelekeo wa harakati ya molekuli hii hubadilika kabisa kwa nasibu; zaidi, ikiwa kwa wakati fulani tunarekodi kasi ya harakati ya molekuli zote, basi kwa mwelekeo kasi hizi zinageuka kuwa sawa katika nafasi, na kwa ukubwa zina aina mbalimbali za maadili.

Kipengele cha pili cha mwendo wa joto ni kuwepo kwa kubadilishana nishati kati ya molekuli, na pia kati ya aina tofauti za mwendo; nishati ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli inaweza kubadilishwa kuwa nishati ya mwendo wao wa mzunguko au wa mtetemo na kinyume chake.

Kubadilishana kwa nishati kati ya molekuli, na pia kati ya aina mbalimbali za mwendo wao wa joto, hutokea kutokana na mwingiliano wa molekuli (migongano kati yao). Kwa umbali mkubwa, nguvu za mwingiliano kati ya molekuli ni ndogo sana na zinaweza kupuuzwa; kwa umbali mfupi nguvu hizi zina athari inayoonekana. Katika gesi, molekuli hutumia muda mwingi kwa umbali mkubwa kutoka kwa kila mmoja; Ni kwa muda mfupi tu, wanapokuwa karibu vya kutosha kwa kila mmoja, wanaingiliana, kubadilisha kasi ya harakati zao na kubadilishana nguvu. Mwingiliano huo wa muda mfupi wa molekuli huitwa migongano. Kuna aina mbili za migongano kati ya molekuli:

1) migongano, au athari, za aina ya kwanza, kama matokeo ambayo kasi na nguvu za kinetic za chembe zinazogongana hubadilika; muundo au muundo wa molekuli wenyewe haufanyi mabadiliko yoyote;

2) migongano, au athari, za aina ya pili, kama matokeo ambayo mabadiliko hutokea ndani ya molekuli, kwa mfano, muundo wao au mpangilio wa jamaa wa atomi ndani ya molekuli hizi hubadilika. Wakati wa migongano hii, sehemu ya nishati ya kinetic ya molekuli hutumiwa kufanya kazi dhidi ya nguvu zinazofanya kazi ndani ya molekuli. Katika baadhi ya matukio, kinyume chake, kiasi fulani cha nishati kinaweza kutolewa kutokana na kupungua kwa nishati ya ndani ya molekuli.

Katika kile kinachofuata, tutarejelea tu migongano ya aina ya kwanza inayotokea kati ya molekuli za gesi. Kubadilishana kwa nishati wakati wa mwendo wa joto katika yabisi na vinywaji ni mchakato ngumu zaidi na huzingatiwa katika sehemu maalum za fizikia. Migongano ya aina ya pili hutumiwa kuelezea conductivity ya umeme ya gesi na vinywaji, pamoja na mionzi ya joto ya miili.

Ili kuelezea kila aina ya mwendo wa joto wa molekuli (tafsiri, mzunguko au vibrational), ni muhimu kutaja idadi ya kiasi. Kwa mfano, kwa mwendo wa kutafsiri wa molekuli, ni muhimu kujua ukubwa na mwelekeo wa kasi yake. Kwa kusudi hili, ni ya kutosha kuonyesha kiasi cha tatu: thamani ya kasi na pembe mbili kati ya mwelekeo wa kasi na ndege za kuratibu, au makadirio matatu ya kasi kwenye axes za kuratibu: (Mchoro 11.1, a). Kumbuka kuwa idadi hizi tatu zinajitegemea: kwa pembe fulani na inaweza kuwa na maadili yoyote na, kinyume chake, kwa pembe fulani, kwa mfano, maadili na inaweza kuwa yoyote. Vile vile, kubainisha thamani maalum hakuwekei vikwazo vyovyote kwa maadili kinyume. Kwa hivyo, ili kuelezea mwendo wa kutafsiri wa molekuli katika nafasi, ni muhimu kutaja idadi tatu bila ya kila mmoja: na au Nishati ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli itakuwa na vipengele vitatu vinavyojitegemea:

Ili kuelezea mwendo wa mzunguko wa molekuli karibu na mhimili wake, ni muhimu kuonyesha ukubwa na mwelekeo wa kasi ya angular ya mzunguko, yaani, tena, kiasi cha tatu cha kujitegemea kwa kila mmoja: na c au (Mchoro II. 1, b) ) Nishati ya mwendo wa mzunguko wa molekuli pia itakuwa na vipengele vitatu vinavyojitegemea:

ambapo nyakati za hali ya ajizi ya molekuli inayohusiana na shoka tatu za kuheshimiana zenye kuratibu. Kwa molekuli ya monatomic, wakati huu wote wa inertia ni ndogo sana, hivyo nishati ya mwendo wake wa mzunguko hupuuzwa. Katika molekuli ya diatomiki (Mchoro II.1, c), nishati ya mwendo wa mzunguko kuhusiana na mhimili unaopita katikati ya atomi hupuuzwa, kwa hiyo, kwa mfano,

Ili kuelezea mwendo wa mtetemo wa atomi katika molekuli, kwanza ni muhimu kugawanya mwendo huu katika mitetemo rahisi inayotokea kwa mwelekeo fulani. Ni rahisi kutenganisha oscillation ngumu katika oscillations rahisi ya mstari inayotokea katika mwelekeo tatu wa pande zote. Oscillations hizi ni za kujitegemea kwa kila mmoja, yaani, mzunguko na amplitude ya oscillations katika moja ya maelekezo haya inaweza kuendana na mzunguko wowote na amplitude ya oscillations katika mwelekeo mwingine. Ikiwa kila moja ya oscillations ya rectilinear ni ya usawa, basi inaweza kuelezewa kwa kutumia formula

Kwa hivyo, ili kuelezea mtetemo wa mtu binafsi wa mstatili wa atomi, ni muhimu kutaja idadi mbili: ushirikiano wa mzunguko wa vibration na amplitude ya vibration. masharti yoyote, na kinyume chake. Kwa hivyo, ili kuelezea mwendo changamano wa mtetemo wa molekuli karibu na uhakika (yaani, nafasi yake ya usawa), ni muhimu kutaja kiasi sita bila ya kila mmoja: masafa matatu na amplitudes ya vibration katika maelekezo matatu ya pande zote.

Kiasi cha uhuru wa kila mmoja ambacho huamua hali ya mfumo fulani wa kimwili huitwa digrii za uhuru wa mfumo huu. Wakati wa kusoma mwendo wa joto katika miili (kuhesabu nishati ya mwendo huu), idadi ya digrii za uhuru wa kila molekuli ya mwili huu imedhamiriwa. Katika kesi hii, digrii hizo tu za uhuru kati ya ambayo kubadilishana nishati hutokea huhesabiwa. Molekuli ya gesi ya monatomiki ina digrii tatu za uhuru wa mwendo wa kutafsiri; molekuli ya diatomiki ina digrii tatu za uhuru wa kutafsiri na digrii mbili za uhuru wa mwendo wa mzunguko (shahada ya tatu ya uhuru, sambamba na mzunguko wa kuzunguka mhimili unaopita katikati ya atomi, haijazingatiwa). Molekuli zenye tatu

chembe au zaidi, ina digrii tatu za kutafsiri na tatu za mzunguko wa uhuru. Ikiwa mwendo wa oscillatory pia unashiriki katika kubadilishana nishati, basi kwa kila oscillation ya kujitegemea ya rectilinear digrii mbili za uhuru zinaongezwa.

Kwa kuzingatia kando mwendo wa kutafsiri, mzunguko na mtetemo wa molekuli, mtu anaweza kupata wastani wa nishati inayoangukia kwa kila kiwango cha uhuru wa aina hizi za mwendo. Hebu kwanza tuchunguze mwendo wa kutafsiri wa molekuli: hebu sema molekuli ina nishati ya kinetic (molekuli ya molekuli). Jumla ni nishati ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli zote. Kwa kugawanya kwa digrii za uhuru, tunapata wastani wa nishati kwa kila digrii ya uhuru wa mwendo wa tafsiri wa molekuli:

Pia inawezekana kukokotoa wastani wa nishati kwa kila kiwango cha uhuru wa mwendo wa mzunguko na mwendo wa mtetemo. Ikiwa kila molekuli ina digrii za kutafsiri za uhuru, digrii za mzunguko wa uhuru na digrii za vibrational za uhuru, basi jumla ya nishati ya mwendo wa joto wa molekuli zote itakuwa sawa na

Katika ulimwengu unaotuzunguka, aina mbalimbali za matukio ya kimwili hutokea ambayo yanahusiana moja kwa moja na mabadiliko ya joto la mwili. Tangu utoto, tumejua kwamba maji baridi, yanapokanzwa, kwanza huwa joto na tu baada ya muda fulani huwa moto.

Kwa maneno kama "baridi", "moto", "joto", tunafafanua digrii tofauti za "joto" la miili, au, kwa lugha ya fizikia, joto tofauti la miili. Joto la maji ya joto ni kubwa kidogo kuliko joto la maji baridi. Ikiwa unalinganisha joto la hewa ya majira ya joto na baridi, tofauti ya joto ni dhahiri.

Joto la mwili hupimwa kwa kutumia kipimajoto na kuonyeshwa kwa nyuzi joto Selsiasi (°C).

Kama inavyojulikana, kuenea hutokea kwa kasi kwa joto la juu. Inafuata kutoka kwa hili kwamba kasi ya harakati ya molekuli na joto zinahusiana sana. Ikiwa unaongeza joto, kasi ya harakati ya molekuli itaongezeka, ikiwa itapungua, itapungua.

Kwa hivyo, tunahitimisha: joto la mwili moja kwa moja inategemea kasi ya harakati ya molekuli.

Maji ya moto yana molekuli sawa na maji baridi. Tofauti kati yao ni tu katika kasi ya harakati ya molekuli.

Matukio yanayohusiana na joto au baridi ya miili na mabadiliko ya joto huitwa joto. Hizi ni pamoja na inapokanzwa au hewa baridi, chuma kuyeyuka, na theluji inayoyeyuka.

Molekuli, au atomi, ambazo ni msingi wa miili yote, ziko katika mwendo wa machafuko usio na mwisho. Idadi ya molekuli na atomi kama hizo katika miili inayotuzunguka ni kubwa sana. Kiasi sawa na 1 cm³ ya maji ina takriban molekuli 3.34 · 10²². Molekuli yoyote ina trajectory ngumu sana ya harakati. Kwa mfano, chembe za gesi zinazohamia kwa kasi ya juu katika mwelekeo tofauti zinaweza kugongana na kila mmoja na kwa kuta za chombo. Kwa hivyo, wanabadilisha kasi yao na kuendelea kusonga tena.

Mchoro wa 1 unaonyesha harakati za nasibu za chembe za rangi zilizoyeyushwa katika maji.

Kwa hivyo, tunatoa hitimisho lingine: Harakati ya machafuko ya chembe zinazounda miili inaitwa mwendo wa joto.

Chaoticity ni kipengele muhimu zaidi cha mwendo wa joto. Moja ya uthibitisho muhimu zaidi wa mwendo wa molekuli ni kuenea na mwendo wa Brownian.(Mwendo wa kahawia ni msogeo wa chembe ndogo sana katika kioevu chini ya ushawishi wa athari za molekuli. Kama uchunguzi unavyoonyesha, mwendo wa Brownian hauwezi kukoma).

Katika vimiminika, molekuli zinaweza kutetemeka, kuzunguka, na kusonga kuhusiana na molekuli nyingine. Ikiwa tutachukua yabisi, basi molekuli na atomi zao hutetemeka karibu na nafasi fulani za wastani.

Kwa kweli molekuli zote za mwili hushiriki katika harakati ya joto ya molekuli na atomi, ndiyo sababu kwa mabadiliko ya harakati za joto, hali ya mwili yenyewe na mali zake mbalimbali pia hubadilika. Kwa hivyo, ikiwa unaongeza joto la barafu, huanza kuyeyuka, kuchukua fomu tofauti kabisa - barafu inakuwa kioevu. Ikiwa, kinyume chake, unapunguza joto la, kwa mfano, zebaki, basi itabadilisha mali zake na kugeuka kutoka kioevu hadi imara.

T Joto la mwili moja kwa moja inategemea wastani wa nishati ya kinetic ya molekuli. Tunatoa hitimisho dhahiri: joto la juu la mwili, ndivyo nishati ya wastani ya kinetic ya molekuli zake. Na, kinyume chake, joto la mwili linapungua, wastani wa nishati ya kinetic ya molekuli zake hupungua.

Ikiwa bado una maswali au unataka kujifunza zaidi kuhusu mwendo wa joto na halijoto, jiandikishe kwenye tovuti yetu na upate usaidizi kutoka kwa mwalimu.

Bado una maswali? Je! hujui jinsi ya kufanya kazi yako ya nyumbani?
Ili kupata msaada kutoka kwa mwalimu, jiandikishe.
Somo la kwanza ni bure!

tovuti, wakati wa kunakili nyenzo kwa ukamilifu au sehemu, kiunga cha chanzo kinahitajika.

Katika gesi, umbali kati ya molekuli na atomi kawaida ni kubwa zaidi kuliko saizi ya molekuli, lakini ni ndogo sana. Kwa hiyo, gesi hazina sura yao wenyewe na kiasi cha mara kwa mara. Gesi hubanwa kwa urahisi kwa sababu nguvu za kurudisha nyuma umbali mkubwa pia ni ndogo. Gesi zina mali ya kupanua kwa muda usiojulikana, kujaza kiasi chote kilichotolewa kwao. Molekuli za gesi husogea kwa kasi ya juu sana, hugongana, na kurukana katika pande tofauti. Athari nyingi za molekuli kwenye kuta za chombo huunda shinikizo la gesi.

Harakati za molekuli katika kioevu

Katika vinywaji, molekuli sio tu oscillate karibu na nafasi ya usawa, lakini pia kufanya jumps kutoka nafasi moja ya usawa hadi nyingine. Kuruka hizi hutokea mara kwa mara. Muda wa muda kati ya kuruka vile huitwa wastani wa muda wa kuishi maisha(au wastani wa muda wa kupumzika) na inaonyeshwa na herufi τ. Kwa maneno mengine, wakati wa kupumzika ni wakati wa oscillations karibu na nafasi moja maalum ya usawa. Kwa joto la kawaida wakati huu wastani wa 10 -11 s. Wakati wa oscillation moja ni 10 -12 ... 10 -13 s.

Wakati wa maisha ya kukaa hupungua kwa kuongezeka kwa joto. Umbali kati ya molekuli ya kioevu ni ndogo kuliko ukubwa wa molekuli, chembe ziko karibu na kila mmoja, na ni kubwa. Walakini, mpangilio wa molekuli za kioevu haujaamriwa madhubuti kwa kiasi.

Vimiminika, kama vile vitu vikali, huhifadhi kiasi chao, lakini hazina umbo lao. Kwa hiyo, wanachukua sura ya chombo ambacho wanapatikana. Kioevu kina mali zifuatazo: majimaji. Shukrani kwa mali hii, kioevu haipinga kubadilisha sura, imesisitizwa kidogo, na mali yake ya kimwili ni sawa katika pande zote ndani ya kioevu (isotropy ya liquids). Asili ya mwendo wa Masi katika vinywaji ilianzishwa kwanza na mwanafizikia wa Soviet Yakov Ilyich Frenkel (1894 - 1952).

Mwendo wa molekuli katika yabisi

Molekuli na atomi za kitu kigumu hupangwa kwa mpangilio na umbo fulani kimiani kioo. Mango kama hayo huitwa fuwele. Atomi hufanya harakati za vibrational karibu na nafasi ya usawa, na mvuto kati yao ni nguvu sana. Kwa hiyo, imara chini ya hali ya kawaida huhifadhi kiasi chao na kuwa na sura yao wenyewe.

"MOJA YA JOTO YA MOLEKULI"

KSTU. Caf. Wanafizikia. Gaisin N.K., Kazantsev S.A., Minkin V.S., Samigullin F.M.

Kupitia maandishi unaweza kutumia:

Bonyeza kitufe 1 PgDn, PgUp,,  kusonga kati ya kurasa na mistari;

2- kubofya kitufe cha kushoto cha kipanya kwenye iliyochaguliwamaandishi kwenda kwenye sehemu inayohitajika;

3- bonyeza-kushoto kwenye ikoni iliyoangaziwa@ kwenda kwenye jedwali la yaliyomo

    Asili ya mwendo wa joto wa molekuli katika majimbo tofauti. Nishati ya wastani ya molekuli katika awamu tofauti. Usambazaji wa molekuli kwa kasi.

    Usambazaji. Mgawo wa kueneza.

    Uigaji wa mwendo wa Masi kwa kutumia kompyuta.

    Zoezi. Uchunguzi na uchambuzi: 1-trajectories ya mwendo wa Masi katika tatumajimbo ya kujumlisha, grafu 2 za usambazaji wa kasi ya molekuli, kazi 3 za usambazaji wa radial, coefficients 4 za uenezi.

@ 1. Hali ya mwendo wa joto wa molekuli katika hali tofauti. Nishati ya wastani ya molekuli katika awamu tofauti. Usambazaji wa molekuli kwa kasi.

Kama unavyojua, molekuli na atomi kwenye maada husonga kila wakati, ambayo ina tabia ya nasibu, ya machafuko. Walakini, katika kila hali ya mkusanyiko kuna sifa za tabia za harakati hii, ambayo kwa kiasi kikubwa huamua mali ya majimbo anuwai. Hii ni kwa sababu ya ukweli kwamba nguvu za mwingiliano wa kiingilizi huwa na kuleta molekuli karibu, na harakati ya machafuko ya joto huzuia hii, na mielekeo miwili kama hiyo katika majimbo tofauti ya mkusanyiko hutoa michango tofauti sana kwa asili ya harakati ya molekuli. Ili kuchambua kwa kiasi kikubwa ushawishi wa michango mbalimbali, thamani ya jumla ya nishati ya wastani ya molekuli na mchango wa vipengele vya kinetic na uwezo wa nishati hii kawaida huzingatiwa.

Katika gesi, umbali wa wastani kati ya molekuli ni kubwa kuliko saizi zao, nguvu za kuvutia ni ndogo, na nguvu ya harakati ni muhimu, ambayo hairuhusu molekuli kuungana kwa muda mrefu, na kwa kukosekana kwa chombo. molekuli huwa na kujaza nafasi yote iliyopo. Katika gesi, nishati inayoweza kuingiliana ni hasi, nishati ya kinetic ni kubwa, kwa hiyo nishati ya jumla ya molekuli ni chanya na wakati wa upanuzi mfumo wa molekuli unaweza kufanya kazi kwenye mifumo ya nje. Matokeo yake, molekuli husambazwa sawasawa katika nafasi, hutumia muda mwingi kwa umbali mkubwa (Mchoro 1a) na kusonga kwa usawa na kwa usawa bila kuingiliana. Uingiliano wa molekuli ni wa muda mfupi na hutokea tu wakati wanapogongana, ambayo husababisha mabadiliko makubwa katika trajectory ya harakati.

Katika vitu vizito, umbali wa wastani kati ya molekuli ni sawa na saizi zao, kwa hivyo nguvu za kuvutia ni kali sana na hata nguvu ya juu ya harakati hairuhusu molekuli kusonga kando kwa umbali mrefu. Katika kesi hii, nishati hasi ya mwingiliano ni kubwa zaidi kuliko nishati ya kinetic, kwa hivyo jumla ya nishati ya molekuli pia ni hasi na kazi muhimu lazima ifanyike ili kuharibu ngumu. Molekuli katika imara ziko katika umbali madhubuti defined kutoka kwa kila mmoja na kufanya harakati oscillatory karibu na baadhi ya nafasi wastani, inayoitwa kioo kimiani nodes (Mtini. 1c).

Katika vinywaji, umbali kati ya molekuli ni sawa na ukubwa wao, nguvu za kuvutia ni kubwa, lakini nguvu ya mwendo wa joto pia ni kubwa, ambayo inaruhusu molekuli kusonga umbali mkubwa kutoka kwa kila mmoja baada ya muda fulani. Katika vinywaji, nishati hasi ya mwingiliano inalinganishwa kwa ukubwa na nishati ya kinetic, kwa hivyo jumla ya nishati ya molekuli iko karibu na sifuri, ambayo inaruhusu kioevu kuharibika kwa urahisi na kuchukua kiasi kinachopatikana bila kujitenga chini ya ushawishi wa hata dhaifu wa nje. vikosi. Molekuli katika kioevu ni wastani katika umbali fulani karibu na kila mmoja na kufanya harakati-kama vibration karibu nafasi wastani, ambayo pia hoja chaotically katika nafasi (Mchoro 1b).

Mchele. 1. Asili ya mwendo wa molekuli katika gesi (a), vimiminika (b) na yabisi (c)

Kutokana na mwingiliano kati ya molekuli, mfumo wa molekuli baada ya muda fulani, unaoitwa wakati wa kupumzika, unakuja kwa hali ya usawa, inayojulikana na: 1- equation fulani ya hali inayounganisha vigezo vya thermodynamic ya dutu; 2- kazi fulani ya radial inayoonyesha usambazaji wa molekuli katika nafasi; Kazi ya 3-Maxwell inayoashiria usambazaji wa kasi wa molekuli ( Mtini.2).

Kwa kila kitendo cha mwingiliano wa molekuli na kila mmoja, kasi zao hubadilika na kwa sababu hiyo, baada ya muda fulani, hali ya usawa imeanzishwa ambayo idadi ya molekuli. dN kuwa na kasi katika anuwai fulani ya maadili dV inabaki mara kwa mara na imedhamiriwa na kazi ya Maxwell F(V) kulingana na mahusiano

dN= N F(V)V, F(V)=4V 2 (m/2kT) 3/2 exp(-mV 2 /2kT).

Fomu ya kazi hii inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2, inategemea sana joto la T na ina sifa ya kuwepo kwa kiwango cha juu, ambacho kinaonyesha kuwepo kwa kasi inayowezekana V ver. Kama inavyoonekana kutoka kwa grafu (Mchoro 2), kuna molekuli katika dutu yenye kasi yoyote, lakini idadi ya molekuli zilizo na kasi katika safu ya dV karibu na uwezekano mkubwa zaidi itakuwa kubwa zaidi. Usambazaji wa kasi wa Maxwellian wa molekuli ni tabia ya majimbo yote ya mkusanyiko, lakini wakati wa kupumzika kwa usambazaji huo ni tofauti kwao, hii ni kutokana na tofauti katika muda wa mwingiliano wa molekuli katika awamu tofauti.

Mchele. 2. Usambazaji wa kasi wa Maxwellian wa molekuli.

@ 2_Mtawanyiko. Mgawo wa kueneza.

Kutokana na harakati ya joto ya molekuli katika dutu, kuenea hutokea. Usambazaji ni hali ya uhamishaji wa dutu kutoka sehemu moja ya ujazo hadi nyingine. Jambo hili hutamkwa zaidi katika gesi na vinywaji, ambayo harakati ya mafuta ya molekuli ni kubwa sana na inawezekana kwa umbali mrefu.

Kifenomenological, mgawanyiko unaelezewa na sheria ya Fick, ambayo inaweka uhusiano kati ya flux maalum. J i sehemu ya i na gradient ya mkusanyiko wa sehemu hii ya dutu n i

Fluji maalum ya kueneza J i ni idadi ya molekuli za kijenzi nilichohamisha kwa kila wakati wa kitengo kupitia sehemu ya sehemu ya sehemu ya sehemu moja kwa moja kwa mwelekeo wa mtiririko wa dutu, n i ni msongamano wa nambari wa sehemu i, D i - mgawo wa usambazaji, V 0 - kasi ya hydrodynamic ya jambo. Mgawo wa uenezi katika mfumo wa SI una mwelekeo m 2 Na -1 . Ishara ya kuondoa katika fomula ya Fick inaonyesha kwamba mtiririko wa uenezaji unaelekezwa kinyume na mwelekeo wa kuongezeka kwa mkusanyiko wa dutu. Mlinganyo wa Fick unaelezea tu mchakato wa uenezaji uliosimama ambapo mkusanyiko, upinde rangi na mtiririko wa usambaaji hautegemei wakati.

Utaratibu wa kueneza kwa gesi unajadiliwa kwa undani katika sehemu ya fizikia ya molekuli. Nadharia ya kinetiki ya molekuli ya gesi inaongoza kwa usemi unaojulikana kwa mgawo wa uenezi

Wapi mimi ni njia ya wastani ya bure na i ni kasi ya wastani ya hesabu ya mwendo wa kutafsiri wa molekuli za gesi za aina ya i, d i ni kipenyo cha ufanisi, m i ni wingi wa molekuli, n i ni msongamano wa nambari, p ni shinikizo. Fomula hii inazingatiwa katika aina mbalimbali za shinikizo na joto kwa gesi zisizo na mnene na inatoa thamani ya utaratibu wa 10 -5 m 2 / s.

Hata hivyo, mgawanyiko wa molekuli katika vinywaji hutofautiana kwa kiasi kikubwa kutokana na kueneza kwa gesi, hii ni kutokana na tofauti katika asili ya harakati za molekuli katika awamu hizi. Msongamano wa dutu katika hali ya kioevu ni maelfu ya mara zaidi kuliko msongamano wake katika hali ya gesi. Kwa hivyo, katika vinywaji, kila molekuli hukaa katika mazingira mnene ya molekuli za jirani na haina uhuru wa harakati ya kutafsiri kama ilivyo kwa gesi. Kulingana na nadharia inayojulikana ya Frenkel, molekuli katika vimiminika, kama ilivyo katika vitu vikali, hupitia mitetemo isiyo ya kawaida karibu na nafasi za usawa. Nafasi hizi zinaweza kuzingatiwa kama visima vinavyowezekana vilivyoundwa na molekuli zinazozunguka. Katika fuwele, molekuli haziwezi kuacha nafasi zao za usawa, na kwa hiyo tunaweza kudhani kuwa hakuna harakati za kutafsiri za molekuli ndani yao. Katika liquids vile nafasi si mara kwa mara. Mara kwa mara, molekuli hubadilisha nafasi zao za usawa, zikisalia katika mazingira mnene ya molekuli zingine.

Usambazaji wa molekuli katika kioevu cha sehemu moja, unaosababishwa na mwendo wao wa joto kwa kukosekana kwa gradients ya ukolezi, kwa kawaida huitwa kujisambaza kwa molekuli. Ili molekuli, baada ya kushinda mwingiliano na molekuli zinazozunguka, kufanya mpito kwa nafasi mpya, nishati inahitajika. Nishati ya chini ambayo inahitajika kwa molekuli kuacha kisima kinachowezekana kwa muda inaitwa nishati ya uanzishaji. Molekuli ambayo imepokea nishati kama hiyo inaitwa iliyoamilishwa. Molekuli zinazotetemeka bila mpangilio huwashwa kwa migongano na molekuli zinazozunguka. Nishati ya kuwezesha katika vimiminika ni chini sana kuliko katika fuwele. Kwa hiyo, mabadiliko ya molekuli katika vinywaji kutoka sehemu moja hadi nyingine ni mara kwa mara zaidi kuliko katika fuwele. Idadi ya molekuli zilizoamilishwa huamuliwa na mgawanyo wa Boltzmann, na marudio ya mipito (kuruka㿹 ya molekuli hadi nafasi mpya  huamuliwa na fomula ya takriban.
, wapi 0 - mgawo dhaifu hutegemea joto; E- nishati ya uanzishaji.

Ili kupata fomula ya mgawo wa uenezaji wa kioevu, fikiria mtiririko wa usambaaji kupitia uso fulani wa eneo. s. Wakati wa mwendo wa joto, molekuli hupitia uso huu kwa mwelekeo wa mbele na wa nyuma. Kwa hivyo, flux maalum ya kueneza inaweza kuonyeshwa kama
, ambapo ishara zinalingana na maelekezo ya mbele na ya nyuma ya mhimili X. Wacha tupate idadi J+ na J-- . Ni wazi, molekuli zile tu ambazo ziko kutoka kwake kwa umbali sio zaidi ya urefu wa wastani wa kuruka kwa Masi zinaweza kupita kwenye uso uliochaguliwa kwa kuruka moja bila kupotoka. δ . Wacha tujenge silinda pande zote mbili za uso na eneo la msingi s. Kupitia uso s Ni molekuli tu ambazo zimo katika kiasi cha silinda zitapita δ s. Hata hivyo, sio molekuli zote zitapita, lakini ni wale tu ambao wanaruka huelekezwa kando ya mhimili X. Ikiwa tunadhania kwamba molekuli husogea kwa uwezekano sawa kando ya x, y na z, basi 1/6 tu ya jumla ya idadi ya molekuli katika silinda itapita kupitia sehemu ya msalaba katika mwelekeo fulani. Kisha idadi ya molekuli zinazopita kwenye uso s katika mwelekeo wa mbele N + katika kuruka moja itaonyeshwa kama
, Wapi n 1 - idadi ya molekuli kwa kiasi cha kitengo kwa umbali δ upande wa kushoto wa uso s. Hoja sawa kuhusu kupita kwa molekuli kupitia uso s katika mwelekeo kinyume itasababisha usemi
, Wapi n 2 - idadi ya molekuli kwa kiasi cha kitengo kwa umbali δ kwa haki ya uso s. Kisha fluxes ya kueneza inaweza kupatikana kama Na. Mtiririko wa jumla utaonyeshwa kama

, ambapo n 1 -n 2 ni tofauti katika viwango vya molekuli katika tabaka zilizotenganishwa kwa umbali wa wastani. δ inaweza kuandikwa katika umbo n 1 -n 2 =nx. Kisha tunapata
. Kulinganisha fomula hii na sheria ya Fick ya kesi wakati V 0 =0, tunapata

,

wapi
, Wapi
- mgawo ambao hutegemea halijoto hafifu; fomula hii ya vinywaji na gesi mnene inatoa thamani yake D kuhusu 10 -9 m 2 / s.

Hali ya kujitawanya kwa molekuli inaweza pia kuchambuliwa kwa kuzingatia mwendo wa utafsiri wa joto wa molekuli kama mfululizo wa miondoko ya nasibu, inayowezekana kwa usawa (matembezi). Kwa kipindi fulani kikubwa cha muda, molekuli zinaweza kuelezea trajectory ndefu, lakini zitahama kutoka nafasi yao ya asili hadi umbali usio na maana. Hebu tuchunguze mkusanyiko wa molekuli kwa namna ya chembe zinazohamia kwa nasibu, chagua molekuli fulani kutoka kwenye mkusanyiko huu na ufikirie kuwa wakati wa awali wa wakati iko kwenye asili ya mfumo wa kuratibu. Kisha kwa vipindi vya kawaida Δt tutaweka alama za vekta za eneo lake r(t i ) . Vekta ya harakati ya molekuli kati ya ( i-1m i-dakika za wakati zitaonyeshwa katika fomu Δ r i = r(t i )- r(t i -1 ). Wakati ulipoasili t Kwa = k Δt molekuli itahamishwa kutoka hatua ya awali ya uchunguzi hadi hatua yenye vekta ya radius r(t Kwa ) , ambayo inaonyeshwa kama jumla ya vekta ya uhamishaji r(t Kwa ) = r i. Uhamisho wa chembe katika wakati huu wa mraba utaonyeshwa kama

r (t Kwa ) = (Δ r i) 2 =
(Δ r i Δ r j) + Δ r i 2 .

Wacha tupe wastani wa usemi unaosababishwa juu ya molekuli zote za idadi ya watu inayozingatiwa; basi, kwa sababu ya uhuru wa uhamishaji wa molekuli kwa vipindi tofauti vya wakati, maadili chanya na hasi ya bidhaa ya scalar ni ya kawaida kwa jumla mara mbili, kwa hivyo wastani wake wa takwimu ni sawa na sifuri. Kisha wastani wa mraba wa uhamishaji wa chembe utaandikwa kama<r 2 (t k)> = <Δ r i 2 >. Katika kioevu<Δ r i 2 > inapaswa kuzingatiwa sawa na mraba wa maana wa kuruka kwa Masi δ 2 , na idadi ya kuruka kwa wakati t k sawa t k . Kisha<r 2 (t k)>= t k δ 2 . Kulinganisha usemi huu na fomula ya D, tunapata uhusiano unaojulikana wa Einstein, ambapo maana ya kinetiki ya molekuli ya mgawo wa uenezi inakuwa wazi. D

<r 2 (t)> = 6Dt.

Inaweza kuthibitishwa kuwa migawo ya usambaaji katika fomula za Einstein na Fick zinafanana. Kwa mfumo wa sehemu moja, mgawo huu unaitwa mgawo wa uenezaji wa kibinafsi; katika kesi ya kueneza kwa mchanganyiko wa vipengele vingi na gradients ya mkusanyiko, fluxes ya vipengele vya mtu binafsi inaweza kuamua ikiwa mgawo wa uenezi wa vipengele vyote kwenye mchanganyiko unajulikana. Zinapatikana kimajaribio kwa kutumia mbinu za kuweka lebo za mionzi au mbinu ya mionzi ya sumaku ya nyuklia, ambapo wastani wa uhamishaji wa mraba wa molekuli "zilizo na lebo" unaweza kubainishwa.

@ 3_Kuunda mfano wa mwendo wa molekuli kwa kutumia kompyuta.

Teknolojia ya kisasa ya kompyuta ina kumbukumbu kubwa na kasi ya juu. Sifa kama hizo huwafanya kuwa kifaa cha lazima cha kuiga michakato kadhaa ya mwili. Katika fizikia ya Masi, njia ya mienendo ya Masi inakuzwa sana - njia ya kuiga mwendo wa Masi. Njia hii hutumiwa sana katika gesi, vinywaji, fuwele na polima. Inakuja kwa ufumbuzi wa nambari za milinganyo ya mwendo wa chembe katika kiasi kidogo cha nafasi, kwa kuzingatia mwingiliano kati yao na inaweza kuiga tabia ya molekuli katika hali ya kiholela, sawa na halisi. Katika suala hili, inaweza kulinganishwa na jaribio la kweli, ndiyo sababu simulation kama hiyo wakati mwingine huitwa jaribio la nambari. Umuhimu wa "majaribio" haya ni kwamba hufanya iwezekanavyo kufuatilia mabadiliko katika vigezo kadhaa vya macroscopic kwa muda vinavyoonyesha mfumo wa chembe, na kwa wastani wao kwa muda au juu ya idadi ya chembe, kupata vigezo vya thermodynamic vya mifumo halisi ya simulizi. . Kwa kuongeza, hutoa uwezo wa kuibua mwendo wa Masi, kukuwezesha kufuata trajectory ya chembe yoyote ya mtu binafsi.

Algorithm ya modeli ina hatua kadhaa. Kwanza, idadi fulani ya chembe (ndani ya 10 2 -10 3) husambazwa kwa nasibu katika ujazo fulani mdogo (kwenye seli), kuweka kwa nasibu kasi na viwianishi vya kila chembe. Kasi za awali za chembe zimewekwa ili wastani wa nishati ya kinetiki ya mwendo wa kutafsiri wa chembe ni sawa na (3/2) CT, i.e. inalingana na joto la majaribio, na kuratibu za awali zimewekwa kwa mujibu wa umbali wa wastani wa intermolecular wa mfumo ulioiga.

Ifuatayo, kujua uwezo wa mwingiliano wa chembe (kwa mfano, uwezo wa Lennard-Jones) na, ipasavyo, nguvu ya mwingiliano wa kiingilizi, nguvu zinazosababishwa za papo hapo zinazofanya kazi kwenye kila chembe kutoka kwa chembe zingine zote huhesabiwa, na kuongeza kasi ya papo hapo ya chembe zinazosababishwa. kwa , hatua ya nguvu hizi. Kujua kasi, pamoja na kuratibu na kasi za awali, kasi na kuratibu za chembe huhesabiwa mwishoni mwa kipindi kifupi cha muda. t(kawaida 10 -14 s). Kwa kasi ya wastani ya chembe ya karibu 10 3 m / s, uhamishaji wa chembe katika muda mfupi kama huo ni kwa mpangilio wa 10 -11 m, ambayo ni chini sana kuliko saizi yao.

Kurudia mfululizo wa mahesabu hayo na uhifadhi wa nguvu za papo hapo, kasi na kuratibu za chembe inaruhusu mtu kujua kuratibu na kasi ya mfumo mzima wa chembe kwa muda wa kutosha. Kiasi kidogo kinazingatiwa na hali maalum za mipaka. Labda inaaminika kuwa kwenye mpaka wa kiasi fulani chembe hupata mgongano wa elastic kabisa na ukuta na kurudi kwa sauti tena, au inaaminika kuwa seli iliyopewa imezungukwa pande zote na seli sawa na, ikiwa chembe huacha seli fulani, kisha wakati huo huo chembe inayofanana nayo huingia kutoka kwa seli iliyo kinyume. Kwa hivyo, idadi ya chembe na nishati yao yote katika kiasi cha seli haibadilika. Kwa sababu ya asili ya nasibu ya kihisabati ya usambazaji wa awali wa chembe katika kasi na kuratibu, muda fulani unahitajika (wakati wa kupumzika -10 -12 - 10 -11 s), wakati ambapo hali ya usawa ya chembe huanzishwa katika mfumo katika kasi ( Usambazaji wa kasi ya Maxwellian) na katika kuratibu (usambazaji kulingana na kazi ya kukokotoa ya usambazaji wa radial).

Thamani za vigezo vya macroscopic vinavyoashiria mfumo huhesabiwa kwa kuziweka wastani kwenye trajectory au juu ya kasi ya chembe. Kwa mfano, shinikizo kwenye kuta za chombo inaweza kupatikana kwa mabadiliko ya wastani katika wakati wa chembe zinazogongana na mipaka ya seli. Kwa wastani wa idadi ya chembe katika tabaka za duara zilizo katika umbali mbalimbali r kutoka kwa molekuli iliyochaguliwa, kipengele cha kukokotoa cha usambazaji wa radi kinaweza kubainishwa. Kutoka kwa miraba ya wastani ya uhamishaji wa chembe kwa muda fulani, mgawo wa kujitanua wa molekuli unaweza kuhesabiwa. Tabia zingine zinazohitajika zimedhamiriwa kwa njia sawa.

Kwa kawaida, taratibu zinazotokea katika mfumo wa chembe kwa muda mfupi huhesabiwa na kompyuta kwa muda mrefu. Muda wa kompyuta unaotumika kwenye mahesabu unaweza kufikia makumi au hata mamia ya saa. Hii inategemea idadi ya chembe zilizochaguliwa kwenye seli na kasi ya kompyuta. Kompyuta za kisasa hufanya iwezekanavyo kuiga mienendo ya hadi chembe 10 4, na kuongeza muda wa uchunguzi wa mchakato wa harakati zao hadi 10 -9 s; usahihi wa kuhesabu sifa za mifumo iliyo chini ya utafiti inaruhusu si tu kufafanua kinadharia. nafasi, lakini pia kuzitumia katika mazoezi.

@ 4_Mazoezi. Uchunguzi na uchambuzi: 1-trajectories ya harakati ya molekuli katika majimbo matatu ya mkusanyiko, grafu 2 za usambazaji wa molekuli kwa kasi, kazi za usambazaji wa 3-radial, coefficients 4 za kujitegemea.

Katika zoezi hili, programu ya kompyuta inaiga kwa kutumia mienendo ya molekuli mwendo wa atomi za argon (pamoja na uwezo wa mwingiliano wa Lennard-Jones) katika hali tatu za mkusanyiko: gesi mnene, kioevu, imara. Ili kukamilisha zoezi hili, lazima uingie programu ya MD-L4.EXE, angalia sequentially na utekeleze vitu vya menyu vilivyopendekezwa.

Menyu ya programu ina vitu vinne:

1 MAAGIZO YA UENDESHAJI

2 UCHAGUZI WA VIGEZO VYA MAJIMBO YAIGAYO,

3 Uigaji WA MABADILIKO YA KIFUNGU,

4 MWISHO WA KAZI.

Katika hatua ya 1-<<ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ РAБОТЫ>> inaelezea kuhusu programu na mbinu ya kufanya kazi na programu. Ni muhimu kutambua na kukumbuka: 1) Mpango huu hutoa kazi kwa njia mbili kufanya aina mbili za kazi muhimu wakati wa kuiga mwendo wa Masi katika awamu tofauti; 2) Matokeo ya uigaji yanaonyeshwa kwenye skrini mbili, kubadilisha kati ya ambayo hufanywa kwa kubonyeza vitufe kwa wakati mmoja. Alt+1 Na Alt+2 , kusimamisha programu na kuondoka kwenye menyu hufanywa kwa kushinikiza funguo wakati huo huo Ctrl Na S; 3) Ili kutekeleza programu kwa usahihi, lazima ufuate ujumbe wake na utekeleze kwa usahihi.

Katika hatua ya 2 programu inafanya kazi katika hali<<ВЫБОР ПAРAМЕТРОВ МОДЕЛИРУЕМЫХ СОСТОЯНИЙ>> , ambayo inatuwezesha kuzingatia mchoro wa awamu ya mfumo wa chembe na uwezo wa mwingiliano wa Lennard-Jones na kuhesabu vigezo vifuatavyo kwa majimbo mbalimbali ya mkusanyiko: shinikizo lililopunguzwa P*=Pd 3 /e na kupunguza jumla ya nishati ya chembe moja U. *=u/e. 3hapa: msongamano wa n-idadi, nishati ya u-ndani ya chembe moja, k-Boltzmann mara kwa mara, shinikizo la P, joto la T, kipenyo cha d-ufanisi cha chembe, kina cha e-kina cha uwezo wa kisima. Ili kuhesabu, ni muhimu kuzingatia mchoro wa awamu katika kuratibu n *, T * (n * = nd 3 - kupunguza wiani wa nambari, T * = kT / e - kupunguzwa kwa joto) na kuingia n *, T *. Kwenye mchoro huu wa awamu unahitaji kupata kanda: gesi mnene, kioevu, majimbo imara na kuingia n *, T * kwa pointi tatu katika kila moja ya mikoa hii. Ili kuchambua ushawishi wa joto, ni muhimu kuchagua pointi na joto tofauti, lakini kwa wiani sawa (T * na n * inaweza kuchukuliwa kutoka Jedwali N1). Ingiza vigezo vya thermodynamic vya alama hizi kwa majimbo matatu, yaliyochaguliwa na wewe na kuhesabiwa na programu, kwenye Jedwali N1; kwa pointi hizi utaiga harakati za atomi za argon.

Katika kipengee cha menyu 3 programu inafanya kazi katika hali<<МОДЕЛИРОВAНИЕ ДИНAМИКИ ЧAСТИЦ>>, hukuruhusu kuzingatia picha ya harakati za molekuli katika majimbo tofauti ya mkusanyiko na kuhesabu idadi ya vigezo vya thermodynamic kwa wastani. Baada ya kuchagua (kutumia menyu ya ziada) aina ya hali ya kuunganishwa (gesi mnene, kioevu, dhabiti), programu itakupa vigezo vya hali hii iliyojumuishwa kwenye programu; ikiwa umechagua vigezo vingine, vinaweza kubadilishwa. katika hatua hii kulingana na Jedwali N1 ( kwa kusudi hili juu ya ombi<<ВЫ БУДЕТЕ МЕНЯТЬ ПЛОТНОСТЬ И ТЕМПЕРAТУРУ? (Y/N)>> bonyeza Y, vinginevyo bonyeza N) . Katika hali hii, habari kuhusu mienendo huonyeshwa kwenye skrini mbili, ili kuwasha unahitaji kushinikiza Alt Na 1 au Alt Na 2 .

Skrini ya kwanza inaonyesha data kuhusu mfumo na grafu za kushuka kwa thamani kwa: 1-joto, nishati 2-uwezekano wa chembe, nishati 3-kinetiki, nishati 4-jumla ya chembe. Kwa kuongeza, maelezo ya ziada ya papo hapo yanaonyeshwa kwenye mstari wa kutambaa: Nambari ya Ni-sasa ya hatua za kurudia, t(c)-wakati wa kimwili wa uigaji wa mienendo, EP+EK(J) -jumla ya nishati ya chembe moja, U* -imepunguzwa. nishati, T(K) -joto, t i (c)-muda wa kompyuta wa kukokotoa hatua moja kwa chembe moja, P*-shinikizo lililopunguzwa, Pv(Pa)-pressure(verial), P=nkT, dt(c)-wakati hatua ya ujumuishaji.

Skrini ya pili inaonyesha trajectories za chembe na grafu za sifa zilizopatikana kwa wastani wa vigezo vinavyobadilika vya mwendo wa chembe: Grafu 1 za usambazaji wa kasi ya chembe dhidi ya usuli wa usambazaji wa Maxwell (Vver - kasi inayowezekana zaidi, iliyotolewa na wastani wa joto); Grafu 2 ya chaguo za kukokotoa za msambao wa radial, grafu 3 ya utegemezi wa wastani wa mraba wa uhamishaji wa chembe kwa wakati na thamani ya mgawo wa kujisambaza.

Baada ya kuanza programu, unahitaji kuchunguza mabadiliko katika sifa na kusubiri hadi uwezekano na kushuka kwa kinetic kuwa ndogo ya kutosha (5-10%). Hali hii inaweza kuchukuliwa kuwa msawazo; inafikiwa kiotomatiki na programu kwa kutekeleza mienendo ya 2.10 -12 s, ambapo baada ya hapo utendaji wa usambazaji wa radial na chaguo za kukokotoa za usambazaji wa kasi zitalingana na usawa. Baada ya kufikia hali ya usawa (baada ya takriban 1.10 -11 s.), ni muhimu kuingiza data inayohitajika kutoka kwa skrini zote mbili kwenye Jedwali N2. Fanya hesabu zinazofanana kwa halijoto tatu katika kila hali ya kujumlisha; kwa halijoto ya mwisho, chora kitendakazi cha usambazaji wa kasi na chaguo za kukokotoa za usambazaji wa radial.

Baada ya kumaliza kazi kupitia hatua ya 4-<<КОНЕЦ РAБОТЫ>> unahitaji kurudi kufanya kazi na mwongozo.

Andaa Jedwali N1, Jedwali N2 kwenye daftari lako.

Jedwali N1. Vigezo vya majimbo matatu ya awamu ya simulated ya argon.