Рис. 374. Зависимость силы взаимодействия F молекул от расстояния г между ними
свинцовых бруска прижать друг к другу, то они слипаются так, что могут выдержать вес большой гири (рис. 373).
Мы пришли к заключению, что молекулы жидкостей и твердых тел взаимно притягиваются. Однако это не объясняет нам всех свойств жидкостей и газов. В самом деле, жидкости и твердые тела гораздо труднее сжимаются, чем газы. Чтобы уменьшить их объем, например на 1%, жидкости (и твердые тела) нужно подвергнуть несравненно большему давлению, чем газы.
419
Чем же объяснить, что при сжатии жидкостей (и твердых тел) возникает громадное давление, препятствующее этому сжатию? Для объяснения этого факта мы должны предположить, что при уменьшении расстояния между молекулами жидкого или твердого тела между ними возникают большие силы отталкивания.
На рис. 374 показана примерная зависимость силы взаимодействия F от расстояния между молекулами r. Положительная сила соответствует отталкиванию молекул, отрицательная — притяжению молекул друг к другу *). Расстояние r0 отвечает устойчивому равновесному (ненапряженному) состоянию тела. В этом состоянии F=0.
При отклонении r от значения r0 возникают силы, стремящиеся восстановить равновесное состояние. Из рисунка видно, что при смещении от значения r0 в сторону больших r между молекулами возникает сила притяжения, сначала резко возрастающая по модулю до значения Fmax, а затем постепенно убывающая по мере увеличения r. При смещении от значения r0 в сторону меньших r возникает сила отталкивания, очень быстро возрастающая при уменьшении r.
Вследствие теплового движения молекулы совершают малые колебания около равновесных положений, в процессе которых силы притяжения сменяются силами отталкивания и наоборот. Чтобы сжать жидкость (например, сдавить воду в цилиндре поршнем), нужно уменьшить средние расстояния между молекулами. При этом возникают все возрастающие силы отталкивания между молекулами, благодаря чему увеличивается давление жидкости на стенки сосуда. Мы видели, что у жидкостей ничтожное уменьшение объема связано с очень большим увеличением давления. Эти рассуждения можно отнести также и к твердым телам. далее