Четвертое положение мкт и его опытное обоснование. Основные положения мкт

Пусть имеется N молекул, скорости которых соответст­венно u1, u2,…., un. Средняя арифметическая скорость хаотического движения молекул по модулю равна

Средняя квадратичная скорость хаотического движения молекул

где<υ^2>-средний квадрат скорости движ. молекул.Его не следует с квадратом средней скорости< υ ^2>≠(< υ >)^2.Как показывают расчеты ; ;R-универ.газ постоянная.R=8.31Дж/моль*К; R=KN a ;

Измерение температуры

Чтобы измерить темп. тела, его необходимо привести в тепловой контакт с термометром. Термометр фиксирует свою собственную темп., равную темп. тела, с которым он находится в термическом равновесии. Для измерения температуры можно воспользоваться зависимостью(V,P и др.) от температуры. В метрической системе принята шкала Цельсия

Термометры облодают недостатками:1)ограниченность диапозона температур (при низ. Темп. жидкость затвердев., при высокой испор)

2)показания не совсем точные.

В отличии от жидкости все идеальн газы при нагрев одинаково измен свой V,P, причём P газа прямопропорционально T. Давление газа при V=const можно считать в качестве T. Соединив сосуд, в котором находится газ с монометром, можно измерить T по показаниям монометра. Такой прибор наз. газовым термометром. Газовый термометр непригоден для опредиления T при высокой и низкой T

Внутренняя энергия тел

В состав внутренне энергии входят: 1)W KEN поступательная, вращательная и калебательного движения молекул и атомов; 2)потенциальная W взаимодействия атомов и малекул; 3)W электронных оболочек атомов; 4)внутри-ядерная W.

Внутренняя энерг. в Т/д представляют собой сумму W KEN всех малекул+W потенц. их взаимодействия. U=W KEN +W пот. –Внутр. энерг.

В идеальном газе малекулы не взаимод. между собой,поэтому W пот. =0 и внутрен. энерг. U=W KEN

Внутрен. энерг. представляет собой W KEN всех молекул зависит только от T и числа малекул. Изминение внутрен. энерг. определ. только изменением T и не зависит от характера процесса. ΔU=U 2 -U 1 ; ΔT=T 2 -T 1 ; U=NW KEN =3/2Nа kT; N= Nа; W KEN =3/2kT;

Количестао теплоты

Мерой изменения Wмех является А работа сил, приложенных к системе.ΔWмех=А. При теплообмене происходит изменения внутренней энергии тела.Мера изменения внутр. энергии –является

количеством теплоты.Количества теплоты - мера изменения внутр. энерг. которое тело получает в процессе теплообмена Q=ΔU.[Q]=1Дж

Количество теплоты необходимое для нагревания тела массой m от темп. Т1 до Т2,рассчитывается по форм.:Q=cm(T2-T1)=cmΔT. C-удел. теплоемкость вещества. с=Q/m(T2-T1). [c]=1дж/кг*К.

Удельная теплоемкость -равна колич.теплоты которое неоходимо сообщить телу m 1кг, чтобы нагреть его на 1Кл.Теплоемкость тела-

С т =Q/(T2-T1)=cm.[C]=Дж/Кл.Для превращения жидкость в пар при T=const необходимо затр. Q=rm.r-уделю теплота парообразования.

При конденсации пара выдел. тоже кол. теплоты Q=-rm.

Для расплавления тела массой m при Т плав.неоходимо сообщ.телу Q

λ-удел. теплота плав. Q, которое выделяется при полном сгорании топлива =: Q=qm. q-удельная теплота сгорания.

Работа в термодинамике

F Газ с темп. Т1 нагрев. до Т2.Газ изобарически

2 расширяется и поршень переместится из

полож. 1 в 2.Газ совершает А против

F внешней F.Так как Р=const, то F=pS тоже

1 соnst. А рассчитывается: A=FΔL=pSΔL=pΔV=

L 1 L 2 ; =p(V 2 -V 1).Газ выполняет А в процессе

изменения V причем газ расшир. и А>0,

Δ V>0.При зжатии газ V<0,A<0.

Уравн. Миндилеева-Клаперона:pV/T=m/M*R; pV1= m/M*R*T1;

pV2= m/M*R*T2; pV2-pV1= m/M*R*T2- m/M*R*T1; pΔV= m/M*R*ΔT.

A=pΔV;A= m/M*R*ΔT.Если m=M=1, ΔT=1К,то A=R.

Первый закон термодинамики

Первый закон термодинамики - это закон со­хранения и превращения энергии в применении к тепловым про­цессам.

Если механическая энергия системы не изменяется, а сис­тема не замкнута и между ней и окружающей средой происходит теплообмен, то изменяется внутренняя энергия.

Первый закон термодинамики формулируется так:

изменение внутренней энергии при переходе системы из одного состояния в другое равно работе внешних сил плюс коли­чество теплоты, переданное системе в процессе теплообмена.

Если вместо работы внешних сил А внввести работу А сис­темы над внешними телами А = -Авн, то запи­шется:

Тогда I закон термодинамики можно сформулировать так: количество теплоты, сообщенное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил.

Из первого закона термодинамики вытекает невозможность создания вечного двигателя первого рода, т.е. такого двигателя, который совершал бы работу без затраты энергии извне.

Действительно, если к системе не подводится энергия Q = 0, то А =-ΔU и работа может быть совершена за счет убыли внут­ренней энергии системы. После того, как запас энергии окажется исчерпанным, двигатель перестанет работать.

Если система замкнута (Авн=0) и адиабатически изолиро­вана (Q = 0) то первый закон термодинамики будет иметь вид:ΔU=0

Если в такой системе имеются тела с различной температу­рой, то между ними будет происходить теплообмен: тела, у кото­рых температура выше, будут отдавать энергию и охлаждаться, а тела с меньшей температурой будут получать энергию и нагре­ваться. Это будет происходить до тех пор, пока температуры у всех тел не станут одинаковыми. При этом ΔU1+ΔU2+…ΔUn=0 или Q1+Q2+…+Qn=0

Первый закон термодинамики для незамкнутой и адиабатически изолированной системы называют уравнением те­плового баланса.

Адиобатный процесс

Адиобатный проц. -проц., происход. без P адиоб.

теплообмена системы с окруж. средой т.е.

Q=0; ΔU+A=0; A=- ΔU; При адиобатн проц A изот.

может выполнятся за счёт уменьшен внутр. эн.

A>0 то ΔU<0 т.е. U20.

При адиаб расширении совершает роб. над V

окруж. сред.и сам охлождается A>0.

При адиаб. сжатии внешние силы совершает роб. над газом и газ нагревается

КПД теплавого двигателя.

Для идеального тепл. двиг: А=А1-А2=Q1-Q2. КПД –отношение полезной А к количеству теплоты, которое получило раб.тело от нагревателя. КПД (η)η= А/Q1=Q1-Q2/Q1=1-Q2/Q1. η<1.

Цикл Карно: наибольшее КПД для идеального двиг. получ.,если он работает по циклу Карно,состоящей из 2-х изотерм и2-х адиабат.

P 1 1-2,3-4}изотерма. η=T1-T2/T1=1-T2/T1

T1 2 2-3,4-1}адиабата.

V

Испарение и конденсация

Переход вещества в газообразное состояние наз.-па­рообразованием.

Совокупность молекул, вылетевших из вещества, наз.- паром. Процесс парооб­разования связан с увеличением внутренней энергии вещества.Парообразование происходящее прямо из твердого со­стояния-сублимация.Испарение -это парообразование, происходящее при любой T. Закономерности :1) при одинаковых условиях различные вещества испаряют­ся с различной скоростью.

скорость испорения больше: 2) чем больше площадь свободной поверхности жидкости;3) чем меньше плотность паров над поверхностью жидко­сти. Скорость увеличивается при ветер;4) чем больше температура жидкости;5) при испарении температура тела понижается;6) испарение происходит до тех пор, пока все вещество не испарится.Скорость испарения -число молекул переходящих в пар с поверхности в-ва за 1с.Механизм испарения можно объяснить с точки зрения МКТ: молекулы, находящиеся на поверхности, удерживаются силами притяжения со стороны других молекул вещества. Моле­кула может вылететь за пределы жидкости лишь тогда, когда ее W KEN >A ВЫХ. Поэтому покинуть вещество могут только быстрые молекулы. В результате средняя W KEN оставшихся молекул уменьшается, а температура жидко­сти понижается.Количество теплоты Q, необходимое для превращение жид­кости в пар при постоянной температуре, наз.- теплотой парообразования .

Экспериментально установлено, что Q =г*т, где т -масса испарившейся жидкости, г - удельная теплота парообразования. r- величина, численно равная количеству теплоты, необходимому для превращения в пар жидкости единичной массы при неизменной температуре.г зависит от рода жидкости и внешних условий. При уве­личении T r уменьшается. Это объясняется тем, что все жидкости при нагревании расширяются.Расстояния между молекула­ми при этом увеличиваются и силы молекулярного взаимо­действия уменьшаются. Кро­ме того, чем больше T,тем больше средняя W KEN движе­ния молекул и тем меньше энергии им нужно добавить, чтобы они могли вылететь за пределы поверхности жид­кости.Молекулы пара хаотически движутся. Поэтому какая-то часть движется в сторону жидкости и, достигнув поверхности, втягивается в нее силами притяжения со стороны молекул по­верхности и снова становится молекулами жидкости. Число конденсирующихся за определенный промежуток времени молекул тем больше, чем больше концентрация молекул пара, а следовательно, чем больше давление пара над жидкостью. Конденсация пара сопровождается нагреванием жидкости. При конденсации выделяется такое же количество теплоты, ко­торое было затрачено при испарении.

Свойства жидкостей

По своим физ. свойствам жидкости занимают про­межуточное положение между реальными газами и твердыми те­лами. Как твердые :1)Сохраняют V. 2)Не сжимаются. 3)Есть границы раздела.

Как газы :1)не сохраняют форму.Молекулы жидкости совершают непрерывные бес­порядочные движения самых различных типов.Жидкости ближе к твердым телам, чем к газам. На это ука­зывает" количественная близость их плотностей, удельных теплоем-костей, коэффициентов объемного расширения.

Поверхностная энергия

Наиболее характерным свойством жидкости, отличающим ее от газа, является то, что на границе с газом жидкость образует свободную поверхность, наличие которой приводит к возникнове­нию явлений особого рода, называемых поверхностными.На каждую молекулу жидкости действуют силы притяжения со сто­роны окружающих ее молекул.На молекулу расположенную внутри жидкости, действуют силы со сто­роны таких же молекул, и равнодействующая этих сил близка к 0.Для молекулу находящейся частично на поверхности эти равнодействующие отличны от нуля и на­правлены они внутрь жидкости перпендикулярно к ее поверхности. Таким образом, все молекулы жидкости, находящиеся в поверхно­стном слое, втягиваются внутрь жидкости. Но пространство внутри жидкости занято другими молекулами, поэтому поверхностный слой создает давление на жидкость и малек. жидк. стремятся перейти в глубь (молекулярное давление).Молекулы поверхностного слоя жидкости обладают до­полнительной потенциальной энергией по сравнению с молекула­ми внутри жидкости-поверхностной энергией .Очевидно, что величина поверхностной энергии тем больше, чем больше площадь свободной поверхности.

Пусть площадь свободной поверхности изменилась наΔS, при этом поверхностная энергия изменилась наΔW P =αΔS ,где α - коэффициент поверхностного натяжения. Так как для этого изменения необходимо совершить работу A=ΔW P ;A= αΔS α=A/ΔS; [α]=1Дж/м 2

Коэффициент поверхностного натяжения - величина, числено равная работе, совершенной молекулярными силами при уменьшении площади свободной поверхности жидкости на еди­ницу.

Жидк. стремится уменьшить свою S свободной поверхности,стрем. к форме шара.

Поверхностное натяжение

Равнодействующая сил, действующих на все мо­лекулы, находящиеся на границе поверхности, и есть сила поверхностного натяжения .Она действует так,что стремится сократить поверхность жидкости.Сила поверхностного натяжения Р прямо пропорциональна длине I поверхностного слоя жидко­сти;Рассмотрим вертикальный прямоугольный каркас.подвижная часть перемещается из положения 1 в положение 2.Найдем работу, со­вершаемую при перемещении поперечины на расстояние h , А = 2Fh , где F - сила, поверхностного натяжения. А = 2α ΔS = 2αLh . 2Fh=α2Lh F=αL α=F/L.[α]=H/м

Коэффициент поверхностного натяжения(α) численно равен силе поверхностного натяжения, действующей на единицу длины границы свободной поверхности жидкости.α зависит от природы жидкости, от температуры и от на­личия примесей.При Т крит. α=0. Ткритическое- это темп. при которой исчезает разница между жидкостью и ее насыщ. паром.Примеси, в основном, уменьшают α.

Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обоснование

Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ) вещества состоят в следующем:

1 )Все вещества состоят из мельчайших частиц: молекул, атомов, ионов и др.

Молекула - мельчайшая частица вещества, способная к самостоятельному существованию и сохраняющая некоторые его свойства. Молекулы, образующие данное вещество, совершенно оди­наковы; различные вещества состоят из различных молекул. В природе существует чрезвычайно большое количество различ­ных молекул. Молекулы состоят из более мелких частиц - атомов.

Атомы - мельчайшие частицы химического элемента, со­храняющие его химические свойства. Число различных атомов сравнительно невелико и равно числу химических элементов (105) и их изотопов (около 1500). Атомы представляют собой весьма сложные образования, но классическая МКТ рассматривает их как твердые неделимые час­тички сферической формы, взаимодействующие между собой по законам механики.

Доказательством молекулярного строения вещества являет­ся диффузия, распространение запахов, при котором отдельные молекулы раздражают центры обоняния, а также фотографии молекул, полученные с помощью электронного микроскопа и ионного проектора.

2)Молекулы находятся на определенных расстояниях друг от друга.

Доказательством этого является возможность сжатия твер­дых тел и растворения одних веществ в других.

Величина этих расстояний зависит от степени нагретости тела и агрегатного состояния вещества.

3)Молекулы связаны друг с другом силами молекулярного взаимодействия - притяжения и отталкивания.

Эти силы зависят от расстояния между частицами (см.ниже, 6.4).

Опытным доказательством этого положения является труд­ность сжатия и растяжения твердых и жидких тел.

4)Молекулы находятся в непрерывном беспорядочном (тепловом) движении.

Характер теплового движения (поступательное, колебатель­ное, вращательное) молекул зависит от характера их взаимодей­ствия и изменяется при переходе вещества из одного агрегатного состояния в другое. Интенсивность теплового движения зависит от степени на­гретости тела, характеризуемой абсолютной температурой. Доказательством этого положения является броуновское движение, диффузия, распространение запахов, испарение ве­ществ и др. В настоящее время МКТ обоснована не какими-то отдель­ными экспериментами, а успешным развитием и применением на практике больших разделов физики и химии, использующих ос­новные представления МКТ.

Диффузия

Диффузия - самопроизвольное взаимное проникновение молекул соприкасающихся веществ. При диффузии молекулы одного тела, находясь в непрерывном движении, проникают в промежутки между молекулами другого соприкасающегося с ним тела и распределяются между ними. В одном и том же неодно­родном веществе вследствие движения молекул концентрация вещества выравнивается - вещество становится однородным.

Диффузия проявляется во всех телах - в газах, жидкостях и твердых телах, - но в разной степени. Диффузию в газах можно наблюдать, если, например, сосуд с пахучим газом открыть в помещении. Через некоторое время газ распространится по всему помещению.

Диффузия в жидкостях происходит значительно медленнее, чем в газах. Например, если в стакан налить сначала слой рас­твора медного купороса, а затем очень осторожно добавить слой воды и оставить стакан в помещении с неизменной температурой, где бы он не подвергался никаким сотрясением, то через некото­рое время исчезнет резкая граница между купоросом и водой, а через несколько дней жидкости перемешиваются, несмотря на то, что плотность купороса больше плотности воды.

Диффузия в твердых телах происходит еще медленнее, чем в жидкостях (от нескольких, часов до нескольких лет). Она может наблюдаться только в хорошо отшлифованных телах, когда рас­стояние между поверхностями отшлифованных тел близки к рас­стоянию между молекулами (10~ 8 см). При этом скорость диффу­зии увеличивается при повышении температуры и давления.

Броуновское движение

Броуновское движение открыто в 1827 г. английским бота­ником Р.Броуном, теоретическое обоснование с точки зрения МКТ дано в 1905 г. Эйнштейном и Смолуховским.

Броуновское движение - это беспорядочное движение мельчайших твердых частиц "взвешенных" в жидкостях (газах).

"Взвешенные" частицы - это частицы, распределенные по объему жидкости, не оседающие на дно и не всплывающие на по­верхность жидкости.

Для броуновского движения характерно:

1) броуновские частицы совершают непрерывное хаотиче­ское движение, интенсивность которого зависит от температуры и от размеров броуновской частицы;

2) траектория движения броуновской частицы очень слож­ная, не зависит от природы частиц и внешних условий.

3) Броуновское движение наблюдается в жидкостях и газах. Причинами броуновского движения являются:

1) хаотическое движение молекул среды 2)Нескомпенсированость ударов малекул на данную частичу Броуновское движение свидетельствует, что молекулы дей­ствительно существуют и что они непрерывно и хаотически движутся.

Масса молекул

Измерить массу молекулы обычным путем, т.е. взвешива­нием, конечно, невозможно. Она для этого слишком мала. В на­стоящее время существует много методов определения масс моле­кул, в частности - с помощью масс-спектрографа. С их помощью определены массы то всех атомов таблицы Менделеева.

Так, для изотопа углерода 12/6*С т0= 1,995 ■ 10~ 26 кг.

Поскольку массы атомов и молекул чрезвычайно малы, то при расчетах обычно используют не абсолютные, а относительные значения масс, получаемые путем сравнения масс атомов и моле­кул с атомной единицей массы, в качестве которой выбрана 1/12 часть массы атома углерода 1 а.е.м. = 1/12 *т 0C= 1,660 10" 27 кг.

Относительной молекулярной (или атомной) массой М r

называют величину, показывающую, во сколько раз масса моле­кулы (или атома) больше атомной единицы массы. Относительная молекулярная (атомная) масса является без­размерной величиной.

Относительные атомные массы всех химических элементов указаны в таблице. Относительная молекулярная масса данного вещества равна сумме относительных атомных масс элементов, входя­щих в состав данного вещества. Ее рассчитывают, пользуясь таблицей Менделеева и химической формулой вещества.

Так, для воды (Н2О) М r= 1*2 + 16 = 18.

Определение 1

Молекулярно-кинетическая теория – это учение о строении и свойствах вещества, основанное на представлении о существовании атомов и молекул, как наименьших частиц химических веществ.

Основные положения молекулярно-кинетической теории молекулы:

1. Все вещества могут быть в жидком, твердом и газообразном состоянии. Они образуются из частиц, которые состоят из атомов. Элементарные молекулы могут иметь сложное строение, то есть иметь в своем составе несколько атомов. Молекулы и атомы – электрически нейтральные частицы, которые в определенных условиях приобретают дополнительный электрический заряд и переходят в положительные или отрицательные ионы.
2. Атомы и молекулы движутся непрерывно.
3. Частицы с электрической природой силы взаимодействуют друг с другом.

Основные положения мкт и их примеры были перечислены выше. Между частицами имеется малое гравитационное воздействие.

Рисунок 3 . 1 . 1 . Траектория Броуновской частицы.

Определение 2

Броуновское движение молекул и атомов подтверждает существование основных положений молекулярно кинетической теории и опытно обосновывает его. Данное тепловое движение частиц происходит с взвешенными в жидкости или газе молекулами.

Опытное обоснование основных положений молекулярно кинетической теории

В 1827 году Р. Броун открыл это движение, которое было обусловлено беспорядочными ударами и перемещениями молекул. Так как процесс происходил хаотично, то удары не могли уравновесить друг друга. Отсюда вывод, что скорость броуновской частицы не может быть постоянной, она постоянно меняется, а движение направления изображается в виде зигзага, показанное на рисунке 3 . 1 . 1 .

О броуновском движении говорил еще А. Эйнштейн в 1905 году. Его теория нашла подтверждение в опытах Ж. Перрена 1908 - 1911 гг.

Определение 3

Следствие из теории Эйнштейна : квадрат смещения < r 2 > броуновской частицы относительно начального положения, усредненное по многим броуновским частицам, пропорционален времени наблюдения t .

Выражение < r 2 > = D t объясняет диффузионный закон. По теории имеем, что D монотонно возрастает с увеличением температуры. Беспорядочное движение проглядывается при наличии диффузии.

Определение 4

Диффузия – это определение явления проникновения двух или нескольких соприкасающихся веществ друг в друга.

Данный процесс происходит быстро в неоднородном газе. Благодаря примерам диффузии с разными плотностями можно получить однородную смесь. При нахождении в одном сосуде кислорода O 2 и водорода H 2 с перегородкой то при ее удалении газы начинают смешиваться, образую опасную смесь. Процесс возможен при нахождении вверху водорода, а внизу кислорода.

Процессы взаимопроникновения также протекают в жидкостях, но намного медленней. Если растворить твердое тело, сахар, в воде, то получим однородный раствор, который является наглядным примером диффузионных процессов в жидкостях. При реальных условиях смешивание в жидкостях и в газах замаскировано быстрыми процессами перемешивания, к примеру, при возникновении конвекционных потоков.

Диффузия твердых тел отличается своей замедленной скоростью. Если поверхность взаимодействия металлов очистить, то можно увидеть, что с течением большого периода времени в каждом из них появятся атомы другого металла.

Определение 5

Диффузия и броуновское движение считаются родственными явлениями.

При взаимопроникновении частиц обоих веществ движение беспорядочно, то есть, наблюдается хаотичное тепловое перемещение молекул.

Силы, действующие между двумя молекулами, зависят от расстояния между ними. Молекулы имеют в своем составе положительные и отрицательные заряды. При больших расстояниях преобладают силы межмолекулярного притяжения, при небольших – силы отталкивания.

Рисунок 3 . 1 . 2 показывает зависимость результирующей силы F и потенциальной энергии E р взаимодействия между молекулами от расстояния между их центрами. На расстоянии r = r 0 сила взаимодействияобращается в ноль. Данное расстояние условно принимается в качестве диаметра молекулы. При r = r 0 потенциальная энергиявзаимодействия минимальная.

Определение 6

Чтобы отдалить две молекулы с расстоянием r 0 , следует сообщить E 0 , называемую энергией связи или глубиной потенциальной ямы.

Рисунок 3 . 1 . 2 . Сила взаимодействия F и потенциальная энергия взаимодействия E р двух молекул. F > 0 – сила отталкивания, F < 0 – сила притяжения.

Так как молекулы имеют малые размеры, то простые одноатомные могут быть не более 10 – 10 м. Сложные могут достигать размеров в сотни раз больше.

Определение 7

Беспорядочное хаотичное движение молекул называют тепловым движением.

При возрастании температуры увеличивается кинетическая энергия теплового движения. При пониженных температурах средняя кинетическая энергия, в большинстве случаев, оказывается меньше значения глубины потенциальной ямы E 0 . Данный случай показывает, что молекулы перетекают в жидкое или твердое вещество со средним расстоянием между ними r 0 . Если температура повышается, то средняя кинетическая энергия молекулы превышает E 0 , тогда они разлетаются и образуют газообразное вещество.

В твердых телах молекулы двигаются беспорядочно около фиксированных центров, то есть, положений равновесий. В пространстве может быть распределены нерегулярным образом (у аморфных тел) или с образованием упорядоченных объемных структур (кристаллических тел).

Агрегатные состояния веществ

Свобода теплового движения молекул просматривается в жидкостях, так как у них нет привязки к центрам, что позволяет производить перемещения по всему объему. Этим объясняется ее текучесть.

Определение 8

Если молекулы располагаются близко, то могут образовывать упорядоченные структуры с несколькими молекулами. Данное явление получило название ближнего порядка. Дальний порядок характерен для кристаллических тел.

Расстояние в газах между молекулами намного больше, поэтому действующие силы малы, а их движения идут вдоль прямой, ожидая очередного соударения. Значение 10 – 8 м является средним расстоянием между молекулами воздуха в нормальных условиях. Так как взаимодействие сил слабое, газы расширяются и могут заполнять любой объем сосуда. Когда их взаимодействие стремится к нулю, то говорят о представлении идеального газа.

Кинетическая модель идеального газа

В мкт количество вещества считается пропорциональным числу частиц.

Определение 9

Моль – это количество вещества, содержащее столько частиц (молекул), сколько содержится атомов в 0 , 012 к г углерода C 12 . Молекула углерода состоит из одного атома. Отсюда следует, что 1 моль вещества имеет одно и то же количество молекул. Данное число называется постоянной Авогадро N А: N А = 6 , 02 ċ 1023 м о л ь – 1 .

Формула определения количества вещества ν записывается отношением N числа частиц на постоянную Авогадро N A: ν = N N A .

Определение 10

Массой одного моля вещества называют молярную массу М. Она фиксируется в виде формулы M = N А ċ m 0 .

Выражение молярной массы производится в килограммах на моль (к г / м о л ь) .

Определение 11

Если вещество имеет в составе один атом, тогда имеет место говорить об атомной массе частицы. Единица атома – это 1 12 массы изотопа углерода C 12 , называется атомной единицей массы и записывается как (а. е. м. ): 1 а. е. м. = 1 , 66 ċ 10 – 27 к г.

Данная величина совпадает с массой протона и нейтрона.

Определение 12

Отношение массы атома или молекулы данного вещества к 1 12 массы атома углерода называют относительной массой.

Если вы заметили ошибку в тексте, пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

В основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три утверждения:

• вещество состоит из частиц;
• частицы беспорядочно движутся;
• частицы взаимодействуют друг с другом.

Каждое утверждение строго доказано с помощью опытов.

Объем V слоя масла равен произведению его площади поверхности S на толщину d слоя, т. е. V=S*d/ Следовательно, размер молекулы оливкового масла равен:

Диаметр молекулы воды равен примерно 3 10 см . Считая, что каждая молекула воды при плотной упаковке молекул занимает объем примерно 3*10 8 см 3 , можно найти число молекул в капле, разделив объем капли 1 см 3 на объем, приходящийся на одну молекулу:

МАССА МОЛЕКУЛ. КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА.

Масса атомов и молекул различаются значительно. Какими величинами их удобно характеризовать? Как определить число атомов в любом макроскопическом теле?

Появляется новая величина - количество вещества.

Масса молекулы воды. Массы отдельных молекул и атомов очень малы. Например, в 1 г воды содержится 3,7*10 22 молекул. Следовательно, масса одной молекулы воды (Н 2 О) равна:

Так как массы молекул очень малы, удобно использовать в расчетах не абсолютные значения масс, а относительные. По международному соглашению массы всех атомов и молекул сравнивают с массы атома углерода (так называемая углеродная шкала атомных масс).

Относительной молекулярной (или атомной) массой вещества М r . называют отношение массы молекулы (или атома) m 0 данного вещества к массы атома углерода m ос:

Количество вещества наиболее естественно было бы измерять числом молекул или атомов в теле. Но число молекул в любом макроскопическом теле так велико, что в расчетах используют не абсолютное число молекул, а относительное.

В Международной системе единиц количество вещества выражают в молях.

Один молы - это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг .

Значит, в 1 моль любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул. Это число атомов обозначают N A и называют постоянной Авогадро в честь итальянского ученого (ХIХ в.).

N A - постоянная Авогадро.

Для определения постоянной Авогадро надо найти массу одного атома углерода. Грубая оценка массы может быть произведена так, как это было сделано выше для массы молекулы воды (наиболее точные методы основаны на отклонении пучков ионов электромагнитным полем).

Объяснение броуновского движения.

Объяснить броуновское движение можно только на основе молекулярно-кинетической теории. Причина броуновского движения частицы заключается в том, что удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга. При беспорядочном движении молекул передаваемые ими броуновской частице импульсы, например слева и справа, неодинаковы, поэтому отлична от нуля результирующая сила давления молекул жидкости на броуновскую частицу, которая и вызывает изменение ее движения.

Газы легко сжимаются, при этом уменьшается среднее расстояние

между молекулами, но молекулы не сдавливают друг друга. Объем сосуда в десятки тысяч раз превышает объем находящихся в

нем молекул. Газы легко сжимаются, при этом уменьшается среднее расстояние между молекулами, но молекулы не сдавливают друг друга.

Молекулы с огромными скоростями - сотни метров в секунду - движутся в пространстве. Сталкиваясь, они отскакивают друг от друга в разные стороны подобно бильярдным шарам. Слабые силы притяжения молекул газа не способны удержать их друг возле друга. Поэтому газы могут неограниченно расширяться. Они не сохраняют ни формы, ни объема. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.

Нас окружают разнообразные предметы. Мы можем увидеть, что это либо твердые тела, либо жидкости, либо газы. Возникает масса вопросов обо всем, что нас окружает. Ответы на многие вопросы дает молекулярно-кинетическая теория .

Молекулярно-кинетическая теория – это совокупность воззрений, используемых для описания наблюдаемых и измеряемых свойств вещества на основе изучения свойств атомов и молекул данного вещества, их взаимодействия и движения.

Основные положения молекулярно-кинетической теории

• Все тела состоят из частиц – атомов, молекул, ионов.

• Все частицы находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении.

• Между частицами любого тела существуют силы взаимодействия – притяжения и отталкивания.

Таким образом, в молекулярно-кинетической теории объектом исследования является система, состоящая из большого количества частиц – макросистема . Для объяснения поведения такой системы законы механики не применимы. Поэтому основным методом исследования является статистический метод изучения свойств вещества.

Для объяснения и предсказания явлений важно знать основные характеристики молекул :

1. Размеры

Оценка размера молекулы может быть сделана как размер кубика a в котором содержится одна молекула, исходя из плотности твердых или жидких веществ и массы одной молекулы:

1. Масса молекул

Отношение массы вещества m к числу молекул N в данном веществе:

1. Относительная молекулярная масса

Отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода:

1. Количество вещества

Количество вещества равно отношению числа частиц N в теле (атомов – в атомарном веществе, молекул – в молекулярном) к числу молекул в одном моле веществаN А:

1. Постоянная Авогадро

Количество молекул, содержащихся в 1 моль вещества.

1. Молярная масса

Молярной массой вещества называют массу вещества, взятого в количестве 1 моля.

В Международной системе единиц молярная масса вещества выражается в кг/моль .

1. Взаимодействие (количественно на основе опытов)

Для взаимодействия молекул характерно одновременно и притяжение, и отталкивание: на расстояниях r 0 доминирует отталкивание, на расстоянии r>r 0 – притяжение, причем оно быстро убывает. На расстоянии r 0 система двух молекул обладает минимумом потенциальной энергии (сила взаимодействия равна нулю) – это состояние устойчивого равновесия