Основы молекулярно-кинетической теории. Лекция 7

1.

Основы молекулярно-кинетической
теории

2.

Молекулярная физика наука, занимающаяся изучением
макроскопических свойств физических систем.
Молекулярная физика является статистической теорией, т. е.
теорией, которая рассматривает поведение систем, состоящих из
огромного числа частиц (атомов, молекул), на основе
вероятностных моделей.
Молекулярная физика стремится установить связь между
экспериментально измеренными макроскопическими величинами
(давление, объем, температура и т.д.) и микроскопическими
характеристиками частиц, входящих в состав системы (масса,
импульс, энергия и т.д.).

3.

Молекулярно-кинетическая теория
Учение о строении и свойствах вещества на основе
представления о существовании атомов и молекул как наименьших
частиц химических веществ.
Основные положения молекулярно-кинетической теории:
1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из
мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов
2. Молекулы и атомы представляют собой электрически
нейтральные частицы, которые могут взаимодействовать между
собой.
3. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом
движении.

4.

5.

Теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном в
1905 г. Экспериментально теория Эйнштейна была подтверждена в
опытах французского физика Ж. Перрена, проведенных в 1908–
1911 гг.

6.

Постоянное хаотичное движение молекул вещества проявляется
также в другом легко наблюдаемом явлении – диффузии.
Диффузия - явление проникновения двух или нескольких
соприкасающихся веществ друг в друга.
Наиболее быстро процесс протекает в газе, если он неоднороден по
составу.
Диффузия приводит к образованию однородной смеси независимо
от плотности компонентов.

7.

Диффузия
и
броуновское
движение
–
родственные
явления.
Взаимопроникновение соприкасающихся веществ друг в друга и
беспорядочное движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости
или газе, происходят вследствие хаотичного теплового движения
молекул.
В газах расстояния между молекулами обычно значительно больше их
размеров. Силы взаимодействия между молекулами на таких больших
расстояниях малы, и каждая молекула движется вдоль прямой линии до
очередного столкновения с другой молекулой или со стенкой сосуда.

8.

Идеальный газ
Идеальный газ – газ, взаимодействие между молекулами которого
пренебрежимо мало и кинетическая энергия молекул много больше
потенциальной энергии взаимодействия.
Предельную температуру, при которой давление идеального газа
обращается в нуль при фиксированной м объеме или объем
идеального газа стремится к нулю при неизменном давлении
называют абсолютным нулем.

9.

Английский ученый Кельвин ввел абсолютную шкалу температуры. Нулевая
температура по шкале Кельвина соответствует абсолютному нулю, а каждая
единица температуры по этой шкале равна градусу по шкале Цельсия.
Т = t + 273
Температура – мера средней кинетической энергии молекул.
Е = (3/2)·kT,
где
i - число степеней свободы молекул (i=3 в большинстве задач про идеальные
газы)
k=1.38*10^ (-23) Дж/К - постоянная Больцмана;
T - абсолютная температура.

10.

Уравнение состояния идеального газа:

11.

Масса молекул. Количество вещества
Единица количества вещества называется молем (моль).
Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул),
сколько содержится атомов в 12 г вещества углерода.
В одном моле любого вещества содержится одно и то же число частиц
(молекул). Это число называется постоянной Авогадро NА:
Постоянная Авогадро – одна из важнейших постоянных в молекулярно-
кинетической теории.

12.

Количество вещества ν определяется как отношение числа N частиц (молекул) вещества к постоянной Авогадро NА: ν = N/ NА
Массу одного моля вещества принято называть молярной массой M.
Молярная масса выражается в килограммах на моль (г/моль). Для веществ, молекулы которых состоят из одного атома, часто используется термин
атомная масса.
За единицу массы атомов и молекул принимается 1/12 массы атома углерода 12C Она называется атомной единицей массы (а. е. м.):
1 а. е. м. = 1,66·10–27 кг
Относительная атомная масса – безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента к 1 а.е.м. Аr = m(атома)/1 а.е.м.
(значения относительных атомных масс указаны в табл. Д.М.Менделеева).
Относительная молекулярная масса – безразмерная величина, находится как сумма относительных атомных масс элементов, входящих в состав
молекул.
Мr(H2SO4) = 1·2 + 32 = 16·4 = 98
Относительная молекулярная масса численно совпадает с относительной молекулярной. Мr(H2SO4) = М(H2SO4) = 98 г/моль
Абсолютная масса молекулы – равна произведению молярной массы, умноженной на количество моль вещества: m = M· ν

13.

1. Каким образом Р.Броун открыл броуновское движения?
2. Чему равна универсальная газовая постоянная?
3. Закон сохранения энергии в механике, механических процессах