278
взаимодействия различна: в твердом теле она максимальна, в жидкости средняя, а в газе минимальна.
Межмолекулярное взаимодействие – это взаимодействие между электрически нейтральными молекулами или атомами, определяющее существование жидкостей и молекулярных кристаллов, отличие реальных газов от идеальных и проявляется в разнообразных физических явлениях. Межмолекулярное взаимодействие зависит от расстояния между молекулами и описывается потенциальной энергией взаимодействия U(r) (потенциалом межмолекулярного взаимодействия). Именно средняя потенциальная энергия взаимодействия определяет состояние и многие свойства вещества.
Впервые межмолекулярное взаимодействие принял во внимание в 1873 г. голландский физик Я.Д. Ван-дер-Ваальс для объяснения свойств реальных газов и жидкостей [69–71]. Он предположил, что на малых расстояниях между молекулами действуют силы отталкивания, которые с увеличением расстояния сменяются силами притяжения. На этой основе он получил уравнение состояния реального газа.
В настоящее время принято считать, что межмолекулярное взаимодействие имеет электрическую природу и складывается из сил притяжения (ориентационных, индукционных и дисперсионных) и сил отталкивания. Ориентационные силы действуют между полярными молекулами, т.е. обладающими дипольными электрическими моментами. Эти силы возникают вследствие того, что расстояния между разноименными зарядами много меньше, чем между одноименными. Индукционные силы действуют между полярной и неполярной молекулами за счет того, что полярная молекула поляризует неполярную. Дисперсионные силы действуют между неполярными молекулами и возникают за счет того, что, хотя в среднем молекулы не полярны, в каждое мгновение они все же полярны. Что в среднем и создает соответствующий эффект притяжения. Все три типа сил притяжения убывают с расстоянием пропорционально 6-й степени расстояния между молекулами.
Силы отталкивания возникают на очень малых расстояниях, когда приходят в соприкосновение заполненные электронные оболочки атомов, входящих в состав молекул. Эти силы убывают с расстоянием пропорционально 13-й степени расстояния.
Однако все это является некоторой моделью, в основном математической зависимостью сил межмолекулярного взаимодействия от расстояния, практически не проливающей свет на истинную природу этих сил. Отсюда и трудности с расчетом этих сил и с экспериментальными измерениями межмолекулярных сил.
279
На основе изложенных выше эфиродинамических представлений могут быть высказаны предположения о природе сил Ван-дер-Ваальса, т. е. сил, ответственных за межмолекулярные взаимодействия.
С точки зрения эфиродинамики силы межмолекулярного взаимодействия обусловлены тем, что к электронным оболочкам – первым присоединенным к ядрам эфирным вихрям – присоединены вторые присоединенные вихри, которые справедливо будет назвать оболочками Ван-дер-Ваальса, поскольку именно они ответственны за создание сил межмолекулярного взаимодействия (рис. 7.13).
Так же как винтовое поле скоростей эфира, создаваемое протоном, приводит к появлению присоединенного вихря – электронной оболочки, точно так же и винтовые потоки эфира на поверхности электронной оболочки вызывают винтовые движения эфира в окружающем пространстве. В результате образуется второй присоединенный вихрь, размер которого на 4–5 порядков больше размера электронной оболочки. Если нуклоны, имея критическую плотность, не могут проникать друг в друга, а только соединяются в ядре, примыкая друг к другу боковыми поверхностями, то уже эфирные вихри электронных оболочек способны взаимодействовать путем объединения, однако, не проникая друг в друга. Вторые же присоединенные вихри имеют малую плотность и способны проникать друг в друга. В результате в окрестностях электронных оболочек образуются разнообразные винтовые потоки, попав в которые атомы и молекулы удерживаются в них благодаря градиентам скоростей. Таким образом, природа межмолекулярных сил – сил Ван-дер-Ваальса – заключается в снижении давления в эфире благодаря градиентам скоростей потоков во вторых присоединенных вихрях – ван-дер- ваальсовой оболочке.
Если диаметр атомного ядра равен примерно 5·10–15 м, а диаметр электронной оболочки составляет около 10–10 м, то диаметр оболочки Ван-дер-Ваальса должен составлять порядка 10–5 м или около 10 мкм.
Внутри такой оболочки каждого атома может поместиться порядка 1015 других атомов. Следовательно, все оболочки ван-дер-Ваальса будут многократно перемешаны друг с другом и составят единую систему.
Рассмотрим распределение скоростей потоков эфира и распределение плотности эфира в этих потоках для одной оболочки Ван-дер-Ваальса. Следует учесть, что приводным ремнем для этой оболочки являются потоки эфира поверхности первого присоединенного вихря – электронной оболочки атома.
