2.5. Esferas Rígidas

Introdução ao Modelo

Até agora, discutimos o modelo de gás ideal, onde as partículas são tratadas como pontos matemáticos sem volume (puntiformes) e sem interações entre si. No entanto, para descrever sistemas mais próximos da realidade, precisamos considerar que as moléculas ocupam um lugar no espaço.

O modelo de esferas rígidas é a modificação mais simples que podemos fazer para introduzir o conceito de volume próprio. Nele, as partículas são visualizadas como esferas perfeitamente rígidas e impenetráveis, com um diâmetro fixo $\sigma$.

Potencial de Interação

Nesse modelo, não existem forças atrativas. A única interação permitida é uma repulsão infinita que ocorre no momento do contato. Matematicamente, o potencial de interação $u(r)$ entre duas esferas rígidas separadas por uma distância $r$ é definido como:

Isso significa que as partículas se movem livremente (como no gás ideal) até que seus centros fiquem a uma distância $\sigma$. Nesse ponto, a energia necessária para aproximá-las ainda mais é infinita, impedindo a sobreposição.