Фуллереновый газ.

[Vnyk]

Есть углекислый газ, который состоит из молекул СО2. Фуллерен - молекулярное соединение, принадлежащее классу аллотропных форм углерода, представляющее собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода. Молекула фуллерена С60 круглая, как футбольный мяч. Все дальнейшие рассуждения именно о С60. Запускаем в сосуд, в котором создан глубокий вакуум, молекулу фуллерена. При соприкосновении со стенкой сосуда, колеблющиеся атомы стенки сосуда оттолкнут молекулу фуллерена от стенки. То есть, молекула фуллерена будет летать внутри сосуда, как очень большая молекула. Если в сосуд запустить множество молекул фуллерена, то они также будут летать, как молекулы газа, сталкиваясь между собой и стенками сосуда. Также, как молекулы газа, будут оказывать давление на стенки сосуда. То есть, молекулы фуллерена будут вести себя как молекулы, допустим, водорода. Только скорость движения молекул фуллерена будет в несколько раз меньше. Если такой "газ" сжимать, то он будет нагреваться, а если расширять, то охлаждаться. Допустим, стенки сосуда также покрыты внутри углеродом. Но так как размеры молекулы фуллерена более чем в десять раз больше атома углерода, то молекула фуллерена не будет замечать эти неровности и отскакивать от стенок сосуда она будет "зеркально". То есть, угол падения равен углу отражения.
Всё верно или я ошибаюсь?

[Sergey K]

Vnyk писал(а):

При соприкосновении со стенкой сосуда, колеблющиеся атомы стенки сосуда оттолкнут молекулу фуллерена от стенки.

Vnyk писал(а):

то молекула фуллерена не будет замечать эти неровности

нет.

[Vnyk]

Sergey K в сообщении #709467 писал(а):

Vnyk писал(а):
При соприкосновении со стенкой сосуда, колеблющиеся атомы стенки сосуда оттолкнут молекулу фуллерена от стенки.

Вы говорите - нет. А Munin иначе:

Munin в сообщении #704322 писал(а):

Но если атомы колёсика соприкоснулись с собачкой, то они могут целиком передать свой импульс собачке, и подбросить её высоко - гораздо выше, чем то расстояние, на которое они смещаются сами. Представьте себе пружинный пистолет: если им выстрелить вхолостую, то он останется у вас в руке, но если он заряжен пулькой, то может подбросить пульку на большую высоту (несколько метров как минимум). Вот тот же принцип и здесь.

Разницы между атомами колёсика с пластинкой или фуллереном и стенкой нет.

Sergey K в сообщении #709467 писал(а):

то молекула фуллерена не будет замечать эти неровности


нет.

А не могли бы объяснить.

[Sergey K]

вы же процитировали - "принцип здесь". На самом деле есть силы адгезии, которые притянут молекулу к стенке и далеко не факто что оторвется. Приповерхностные слои жидкости и воздуха (1-2 молекулы) даже в довольно быстрых поток покоются, на сколько мне известно. Отскок - вероятностный процесс, а не 100%

Цитата:

А не могли бы объяснить.

острие кантилевера замечает даже отдельные атомы. Кантилевер намного больше и тяжелее молекулы фуллерена.

[Vnyk]

Sergey K в сообщении #709476 писал(а):

Приповерхностные слои жидкости и воздуха (1-2 молекулы) даже в довольно быстрых поток покоются, на сколько мне известно.

http://perst.isssph.kiae.ru/Inform/pers ... l=H_6_12_9
В этих УНТ "Жидкость испытывает скольжение по поверхности УНТ, так что в этом случае уже не выполняются традиционно используемые граничные условия, согласно которым скорость течения на стенке равна нулю."

Sergey K в сообщении #709476 писал(а):

острие кантилевера замечает даже отдельные атомы. Кантилевер намного больше и тяжелее молекулы фуллерена.

Оттуда же: "Внутренняя поверхность нанотрубки является гладкой на масштабах длины вплоть до атомного, в то время как макроскопические поверхности пористых материалов обладают шероховатостями на значительно больших масштабах. По этой причине характер взаимодействия атомных частиц со стенками нанотрубки в большей степени соответствует зеркальному отражению, а не диффузному отражению, как это имеет место в случае макроскопических поверхностей." В данном случае молекула фуллерена значительно больше.
Самое гладкое зеркало: http://www.membrana.ru/particle/13033

[Sergey K]

и что? важно что острие изгибается и скользит не между атомами по прямой, а от атома к атому. Так же и фуллерен будет чувствовать точкой касания поверхность. На больших скоростях, когда он не будет успевать чувствовать - а удар останется ли упругим? другая история. Сопротивление будет меньше - согласен. Внутри трубки. Но сравнивать отражение от непрерывной плоскости и отражение от плоскости, составленной из центров взаимодействия я бы не стал.

насчет прилипания - я указываю, на то что оно вероятностно. И вероятность залипнуть всегда есть. Тем более в случае газа. В случае нанотрубок - например в момент диффузии через стенки. Разумеется, фуллерен этого делать не будет. Зато он может прореагировать.

[Vnyk]

Sergey K в сообщении #709545 писал(а):

Внутри трубки. Но сравнивать отражение от непрерывной плоскости и отражение от плоскости, составленной из центров взаимодействия я бы не стал.

Трубки я привёл в качестве примера гладкой поверхности, от которой может быть зеркальное отражение для атомов. Такой же гладкой может и плоская поверхность. Отскок теннисного мяча от булыжной мостовой не будет зеркальным. Но отскок мяча диаметром 1 м будет уже зеркальным.

[Munin]

Нельзя воспринимать молекулу фуллерена как твёрдый шарик. Более правильное наглядное представление - это шарик, собранный из грузиков и пружинок. Она будет и двигаться как целое, и иметь внутри себя множество колебаний отдельных атомов.

[zask]

Vnyk в сообщении #709461 писал(а):

Всё верно или я ошибаюсь?

Утверждения еще раз четче сформулируйте. То что фуллерены образуют статсистему - это банально. В чем вопрос?

[Vnyk]

Я и представляю её примерно как резиновый мячик или теннисный шарик.

-- 13.04.2013, 20:23 --

zask в сообщении #709596 писал(а):

В чем вопрос?

Есть углекислый газ, состоящий из молекул СО2. Есть газ С6Н6. Может ли существовать газ, состоящий из молекул С60?

[Munin]

Vnyk в сообщении #709599 писал(а):

Я и представляю её примерно как резиновый мячик или теннисный шарик.

Здесь - нет:

Vnyk в сообщении #709461 писал(а):

Но так как размеры молекулы фуллерена более чем в десять раз больше атома углерода, то молекула фуллерена не будет замечать эти неровности и отскакивать от стенок сосуда она будет "зеркально". То есть, угол падения равен углу отражения.

Vnyk в сообщении #709599 писал(а):

Может ли существовать газ, состоящий из молекул С60?

Встречный вопрос: может ли существовать газ, состоящий из молекул ДНК?

Реальные препятствия к тому, чтобы из произвольно взятых молекул существовал газ:
- слишком большие энергии столкновения приведут к разрушению больших и хрупких молекул (из-за того, что энергия, небольшая для молекулы в целом, велика для одного атома, попадающего в точку удара с другой молекулой);
- наоборот, слишком малые энергии, приведут к тому, что молекулы будут не отскакивать одна от другой, а слипаться, или что хуже, даже химически взаимодействовать. В лучшем случае, получившийся конденсат будет напоминать твёрдое или жидкое агрегатное состояние, в худшем - исходные молекулы перестанут существовать.
Эти "ножницы" для разных молекул разные, для простых - они достаточно широки, и позволяют существование в форме газа в большом диапазоне температур, а для более сложных - сжимаются, и довольно быстро диапазоны этих эффектов перекрывают друг друга - область существования газообразной формы исчезает совсем.

Так что, вопрос о существовании газа из фуллерена - количественный. Нужно брать реальные измерительные данные, а "на пальцах" вам на него никто не ответит.

-- 13.04.2013 20:02:35 --

Насчёт конкретно фуллерена $\mathrm{C_{60}}\colon$ теоретические работы допускают его существование в виде жидкости и газа, но экспериментальные пока не достигли этих состояний. В то же время, при больших температурах сами молекулы фуллерена испытывают очень большие колебания атомов, теряют правильную форму, и постепенно разрушаются.

[Vnyk]

Допустим, учёные смогли получить газ фуллерен. Тогда как молекулы будут отскакивать от поверхности сосуда? Стенка сосуда гладкая, типа как у нанотрубки или зеркала испанских учёных. Я думаю, что эти отскоки будут зеркальными.

[zask]

Vnyk в сообщении #709599 писал(а):

Есть углекислый газ, состоящий из молекул СО2. Есть газ С6Н6. Может ли существовать газ, состоящий из молекул С60?

Это зависит от того, есть ли такая область на его фазовой диаграмме. Вообще говоря, может. Но существованию такой области могут помещать другие факторы, например, он в области газовых температур может начать разваливаться. Заранее, из теоретических соображений этого строго нельзя сказать.

Прошу прощения, увидел, что Munin частично это уже сказал.

[Munin]

Vnyk в сообщении #709672 писал(а):

Тогда как молекулы будут отскакивать от поверхности сосуда? Стенка сосуда гладкая, типа как у нанотрубки или зеркала испанских учёных. Я думаю, что эти отскоки будут зеркальными.

Нет, не будут. Это будет только первое приближение при низкой температуре.

К сожалению, вы не понимаете, как от первого приближения перейти ко второму. А это в физике очень важно.

[Vnyk]

http://www.membrana.ru/particle/13033
Ещё раз привожу эту ссылку. Испанские учёные смогли сфокусировать атомы гелия, которые значительно меньше молекулы С60. Или размеры молекул и их форма не влияют на отскок молекулы?