Основы молекулярно-кинетической теории

Молекулярная физика изучает строение и свойства вещества исходя из того, что любое тело – твердое, жидкое или газообразное – состоит из большого числа малых обособленных частиц – атомов или молекул.

Свойства тел, которые наблюдаются на опыте: температура, давление, объем объясняются как суммарный результат действия частиц.

Экспериментальным обоснованием молекулярно-кинетической теории является: а) броуновское движение;
б) диффузия; в) теплопроводность.

Эти явления можно объяснить только исходя из того, что вещества состоят из большого числа малых частиц, которые находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении.

1) Закон А. Авогадро.

Отношение плотностей газов ρ₁ и ρ₂ при одинаковых условиях: .

здесь и – массы молекул газов.

С другой стороны для одинаковых объемов:

,

здесь и – число частиц газов

Из этих уравнений следует, что , т.е. при одинаковом давлении и температуре равные объёмы разных газов содержат одинаковое число частиц – это закон Авогадро.

2) Закон Д. Дальтона. Закон Авогадро устанавливает, что давление газа зависит только от числа молекул в объёме, но не от того, какие это молекулы. Поэтому для смеси различных газов можно записать

,

здесь P – давление смеси газов, P ₁ P ₂ P ₃ …. – парциальные давления каждого из газов, входящих в смесь.

Давление смеси газов равно сумме их парциальных давлений – закон Дальтона.

3) Масса и размеры молекул.

Относительной атомной массой А_r элемента называется отношение массы атома этого элемента к 1/12 массы атома изотопа углерода ¹²С с массовым числом 12.

Относительной молекулярной массой М_r называется отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома ¹²С. 1/12 массы атома ¹²С называется атомной единицей массы (а.е.м.). 1а.е.м. = 1,66·10^–27 кг.

Количество вещества, в котором содержится число частиц, равное числу атомов в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С, называется молем. Это число частиц называется числом Авогадро моль^‑1.

Массу одного моля называют молярной массой M. Очевидно, что:

m ₀ – масса молекулы вещества или атома элемента.

кг/моль; кг/моль.

Найдем примерный размер молекулы. Моль воды имеет массу М = 18·10^–3 кг; Объём моля 18·10^–6 м³. Одна молекула занимает объём в N_A раз меньший, то есть V_м ≈ 3·10^‑30 м³, а ее линейный размер

м

Молекулы других веществ имеют размеры того же порядка.