Физика. Молекулярная физика. Термодинамика

14 достаточно точным приближением эти молекулы могут рассматри- ваться как сферические. При исследовании свойств газообразного состояния вещества следует принимать во внимание большую скорость вращательного движения частиц даже при обычной температуре. Быстрое враще- ние молекул приводит к тому, что форма ее стушевывается. Характерное время вращения молекулы (  вращ ) – это время, не- обходимое для поворота на 360°: 11 вращ 2 5 10 ~ 2 2 r h k T T          , (1.4) где  – угловая скорость вращения молекулы;  r – характеристичес- кая температура вращательного движения (для O 2  r = 2 К). Из-за наличия вращения молекулы с удлиненной формой (сфе- рически несимметричные), такие как этанол, орто-С 6 Н 14 , могут ус- пешно описываться сферически симметричным потенциалом по той причине, что у этих молекул сильно возбуждаются вращательные степени свободы молекул при обычных температурах. Так как характерное время вращения много меньше времени столкновения (  стл ) молекул, то в течение времени одного столкнове- ния молекулы успевают сделать несколько тысяч оборотов и, несмот- ря на несферическую форму, молекула ведет себя по отношению к другой подлетающей молекуле как сферическая. «Эффективный» радиус вращающейся молекулы ( r * ) равен рас- стоянию от центра инерции молекулы до самого отдаленного атома. Его можно определить, если известны: структура молекулы, углы и длины химических связей, ван-дер-ваальсовские диаметры атомов и их атомные массы. Кроме того, его можно найти как положение ми- нимума в потенциале Леннарда-Джонса. В этом случае его обозна- чают l и определяют из вириальных коэффициентов для газа. Для большинства молекул r * = l . Если момент инерции молекулы велик, а скорость вращения сравнительно мала, то r *  l и считать молекулы сферически симметричными нельзя. С ростом температуры роль ориентационных сил снижается.