Forța dintre doi atomi (care nu reacționează) este dată aproximativ de potențialul Lennard-Jones, iar acesta variază cu separarea atomilor cam așa:
(această imagine este din articolul din Wikipedia pe care l-am legat mai sus). În diagramă, parametrul $\sigma$ poate fi considerat ca fiind dimensiunea atomului, astfel încât valoarea de pe axa $x$ de $r/\sigma = 1$ reprezintă punctul în care atomii intră în contact. Atunci când atomii sunt departe unul de celălalt există o atracție foarte ușoară, dar imediat ce atomii intră în contact există o respingere puternică și este foarte greu să împingi atomii mai aproape unul de celălalt.
Atenție la a lua acest lucru prea iterativ, deoarece atomii sunt obiecte oarecum neclare și nu au o dimensiune exactă. cu toate acestea, ideea rămâne că există o distanță între atomi la care aceștia încep brusc să se respingă puternic unul pe celălalt.
Acum să revenim la întrebarea ta. Pentru gazele aproape ideale, cum ar fi oxigenul și hidrogenul, la temperatura și presiunea standard, un mol (adică 6,023 \ ori 10^{23}$ molecule) ocupă aproximativ 22,4 litri. Acest lucru înseamnă că distanța medie dintre molecule este de aproximativ 3 nm. Dimensiunea unei molecule de oxigen este foarte aproximativă (acestea nu sunt sferice) de 0,3 nm, deci distanța dintre molecule este de aproximativ 10 ori mai mare decât dimensiunea lor. Acest lucru este mult mai la dreapta pe graficul de mai sus și înseamnă că forțele dintre ele sunt scăzute și că este foarte ușor să le împingem împreună. Acesta este motivul pentru care gazele pot fi ușor comprimate.
Considerați acum apa. Un mol de apă (0,018 kg) ocupă aproximativ 18 ml, astfel încât distanța dintre moleculele din apă este de aproximativ 0,3 nm – cu alte cuvinte, ele sunt în contact unele cu altele. Acesta este punctul în care moleculele încep să se respingă puternic între ele, ceea ce face dificilă împingerea lor mai aproape una de cealaltă. Acesta este motivul pentru care apa nu este ușor de comprimat.
Întrebați despre comprimarea unui amestec de oxigen și hidrogen (nereacționat). Ei bine, dacă comprimi oxigenul suficient, acesta se lichefiază, iar densitatea oxigenului lichid este de aproximativ 1140 kg/m$^3$. Acest lucru face ca distanța dintre moleculele de oxigen să fie de aproximativ 0,35nm. Această spațiere este aproximativ aceeași cu dimensiunea moleculelor de O$_2$, așa că este greu de comprimat oxigenul lichid. Puteți repeta acest calcul pentru hidrogenul lichid (densitate de aproximativ 71 kg/m$$^3$) și veți obține un rezultat foarte asemănător. De fapt, m-aș aștepta ca hidrogenul lichid să fie mai ușor de comprimat decât oxigenul lichid și apa, deoarece molecula H$_2$ este semnificativ mai mică. Cu toate acestea, o căutare rapidă pe Google nu a reușit să găsească valori pentru modulul masiv al hidrogenului lichid.
.