Описание слайда:
Теория свободного объема предполагает, что каждая молекула большую часть времени движется внутри ячейки, ограниченной соседними молекулами. Число частиц и число ячеек, в пределах которых движется частица, равны между собой, следовательно, в жидкости нет дырок. Потенциальную энергию молекулы в такой ячейке можно выразить через E(r), где r – отклонение молекулы от ее среднего положения.
Теория свободного объема предполагает, что каждая молекула большую часть времени движется внутри ячейки, ограниченной соседними молекулами. Число частиц и число ячеек, в пределах которых движется частица, равны между собой, следовательно, в жидкости нет дырок. Потенциальную энергию молекулы в такой ячейке можно выразить через E(r), где r – отклонение молекулы от ее среднего положения.
При наиболее простом описании энергетического состояния молекул в такой модели предполагается, что E(r)=0 в некоторой области с объемом Vf и бесконечно вне этой области. Тогда система становится тождественной N частицам, движущимся свободно и независимо в объеме V.
Параметр V представляет собой свободный объем, приходящийся на одну молекулу. При Т->0 К движение молекул полностью прекращается и общий свободный объем Vf=V-V0, где V и V0 – объем тела при данной температуре и температуре абсолютного нуля. Соответственно, для тела с числом молекул N (для моля жидкости N=NА, где NА – число Авогадро) среднее значение свободного объема, приходящееся на одну молекулу, можно выразить формулой:
V=(V-V0)/N. (2.1)
В результате теплового движения в каждый данный момент у конкретной молекулы может быть различный свободный объем или микрополость. Иными словами, при постоянной температуре должно наблюдаться определенное распределение микрополостей, которое можно описать, например, функцией Больцмана. В некоторых вариантах теории свободного объема допускается сохранение в жидкости порядка расположения атомов, свойственного кристаллам.
Между тем, каждая молекула движется около одного из узлов в ячейке определенных размеров, соответствующей свободному объему. При достижении критической величины свободного объема происходит плавление.