Молекулярная физика. Тепловые явления

Основы молекулярно-кинетической теории

Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование. Диффузия, броуновское движение. Моль, число Авогадро, молярная масса. Масса и размеры молекул. Взаимодействие молекул.

Молекулярно-кинетическая теория – учение, объясняющее строение и свойства тел наличием, характером движения и взаимодействия мельчайших частиц, из которых состоят тела.

Основные положения МКТ: 1) все тела состоят из частиц – молекул, атомов, ионов (в состав атомов входят более мелкие частицы); 2) атомы, молекулы и ионы находятся в непрерывном хаотическом движении; 3) между частицами любого тела существуют силы взаимодействия – притяжения и отталкивания.

Опытное обоснование основных положений МКТ: 1) явление диффузии; 2) броуновское движение; 3) особенности строения и свойства жидкостей и твердых тел; 4) исследования в области физики элементарных частиц.

Диффузия – явление взаимного проникновения смешивающих веществ.

Объяснение диффузии: атомы (молекулы) одного вещества в результате теплового движения проникают в межатомное (межмолекулярное) пространство другого вещества.

Наиболее интенсивно диффузия протекает в газах, менее интенсивно в жидкостях, и очень медленно в твердых телах. Разная интенсивность диффузии в газах, жидкостях и твердых телах объясняется различным характером движения и взаимодействия атомов (молекул) этих веществ.

Броуновское движение –непрерывное хаотическое движение частиц, взвешенных в жидкости или газе.

Объяснение броуновского движения: нескомпенсированность по величине и направлению ударов о взвешенную частицу атомов (молекул) жидкости или газа, участвующих в тепловом движении.

Количество вещества – физическая величина, определяемая числом специфических элементов (молекул, атомов, ионов), из которых состоит вещество.

Единица количества вещества – 1 моль.

Моль – количество вещества, содержащее столько же структурных элементов (атомов, молекул), сколько их содержится в углероде массой 12 г (0,012 кг).

Число Авогадро – число атомов (молекул или других структурных единиц), содержащихся в одном моле вещества (N_a = 6,022∙10²³ моль^-1 = 6,022∙10²⁶кмоль^-1).

Молярная масса – масса вещества, взятого в количестве 1 моль.

Молярная масса какого-либо химического элемента определяется по таблице Менделеева следующим образом: относительная атомная масса элемента умножается на коэффициент 0,001 кг/моль (m = m_отн.· 0,001 кг/моль).

Масса молекулы может быть определена по формуле: , где m – молярная масса вещества, N_A – число Авогадро.

Размеры (диаметры) молекул (атомов) чрезвычайно малы (~10^-10м).

Количество вещества можно определить из двух выражений: ; v = N/N_A, где m – масса вещества, N – количество атомов (молекул).

Особенности взаимодействия молекул: 1) отталкивание на расстояниях порядка линейных размеров самих молекул; 2) притяжение при удалении их друг от друга.