Молекулярно-кинетическая теория вещества. (Лекция 1)

1.

ЛЕКЦИЯ 1. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ВЕЩЕСТВА

2.

Молекулярная
физика – раздел физики,
изучающий физические свойства вещества
на основе рассмотрения его молекулярного
строения

3.

1.
Все тела – твердые, жидкие, газообразные –
состоят из атомов и молекул.
2.
Молекулы всех тел находятся в беспорядочном
хаотическом движении, не имеющем какого-либо
выбранного направления; такое движение
называется тепловым, т.к. его скорость зависит
от температуры вещества.

4.

Молекула
– наименьшая частица вещества,
определяющая все его химические свойства;
молекула состоит из атомов.
Атом
– наименьшая частица химического
элемента, способная к самостоятельному
существованию и являющаяся носителем его
индивидуальных свойств.

5.

Молекулярная
физика пользуется
вероятностными (статистическими)
методами и объясняет наблюдаемые на
опыте свойства тел суммарным результатом
действия отдельных молекул; поэтому
молекулярная физика часто называется
статистической физикой

6.

ЛЕКЦИЯ 1. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ВЕЩЕСТВА

7.

Атомная
единица массы (а.е.м) – единица
измерения массы атомов и молекул.
1 а.е.м. называется масса, равная 1/12
массы атома 12С (изотопа углерода с
массовым числом 12):
1 а.е.м. = 1,66 10-27 кг

8.

Относительной
атомной массой Ar
химического элемента называется
отношение массы атома этого элемента к 1
а.е.м.

9.

Относительной
молекулярной массой
Mr вещества называется отношение
массы молекулы этого вещества к 1
а.е.м.
mат Ar 1,66 10
27
кг
mмол M r 1,66 10 27 кг

10.

Моль
(единица измерения количества
вещества в МКТ) – количество вещества,
в котором содержится столько
структурных единиц (атомов, молекул,
ионов, кластеров, электронов и т.д.),
сколько атомов содержится в 12 г
изотопа углерода 12С.

11.

Число
Авогадро NA – число частиц а одном
моле вещества:
N A 6,02213 10 23 моль -1

12.

Молярной
массой M называется масса
одного моля вещества:
M N A M r 1 а.е.м.
M N A mмол N A M r 1 а.е.м.
Молярная
масса, выраженная в граммах
на моль, численно равна относительной
молекулярной массе: M = Mr (г/моль)

13.

ЛЕКЦИЯ 1. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ВЕЩЕСТВА

14.

Идеальным
которого:
газом называется газ, молекулы
▪ не взаимодействуют друг с другом на расстоянии (при
столкновении друг с другом и со стенками сосуда молекул
ведут себя как абсолютно упругие шары).
▪ Собственный объем молекул газа ничтожно мал по
сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ.

15.

Уравнение
состояния идеального газа
(уравнение Менделеева – Клапейрона):
m
pV
RT
M
R 8,31 Дж/(моль К)

16.

pV RT NkT
p nkT
m
N
M NA
R
k
1,38 10 23 Дж/К
NA

17.

В
одинаковых объемах идеальных газов при
одинаковых температурах и давлении
содержится одно и то же число молекул (верно
и обратное утверждение: различные газы,
содержащие одинаковое число молекул, при
одинаковых температуре и давлении занимают
одинаковые объемы).
В
частности, при нормальных условиях
(T0 = 273,15 K, p0 = 1,0132 105 Па) 1 моль
любого газа занимает объем Vm = 22,415 10-3 м3

18.

m pM
V
RT

19.

Давление
смеси идеальных газов равно сумме
парциальных давлений этих газов:
r
p pi
i 1
Парциальным давлением компоненты газовой смеси
называется давление, которые производила бы она, если бы
занимала весь объем смеси в отсутствии других компонент
При этом каждая и газовая компонента смеси подчиняется
уравнению Менделеева – Клапейрона.

20.

mсм
pV
RT см RT
M см
r
M см
mсм
см
m
i 1
r
i 1
i
i

21.

ЛЕКЦИЯ 1. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ВЕЩЕСТВА

22.

Основное
уравнение молекулярнокинетической теории газов связывает
давление p, оказываемое газом на стенки
сосуда, со средней кинетической энергией
поступательного движения молекулы
< пост>:
2
p n пост
3

23.

Газ
находится в состоянии термодинамического
равновесия со стенками сосуда; давление газа не
зависит от формы и размеров сосуда.
Взаимодействие
молекул со стенками сосуда
описывается моделью упругих соударений с
зеркальным отражением.
Все
направления движения молекул
равновероятны.

24.

ЛЕКЦИЯ 1. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ВЕЩЕСТВА

25.

Числом
степеней свободы механической
системы называется число независимых
величин, полностью определяющих
положение системы в пространстве.
Степени
свободы молекул идеального газа
могут быть поступательными (т. е.
соответствовать поступательному
движению), вращательными и
колебательными

26.

Связь атомов
в молекуле
Вид молекулы
жесткая
линейная
упругая
линейная
нелинейная
нелинейная
Число атомов
в молекуле
N=1
3
N=2
N 3
5
5
6
6
6
более 6

27.

Закон
Больцмана (закон
равнораспределения энергии по
степеням свободы): в состоянии теплового
равновесия на каждую степень свободы в
среднем приходится одинаковая энергия,
равная (½)kT

28.

Упругая
молекула (молекула, атомы которой
совершают колебания), обладает как
кинетической, так и потенциальной энергией,
связанной с колебаниями, поэтому
колебательная степень свободы
характеризуется удвоенной энергетической
емкостью: средняя энергия, приходящаяся на
колебательную степень свободы, равна kT (по
(1/2)kT на кинетическую и на потенциальную
энергии колебаний)

29.

i iпост iвращ 2iкол

30.

i
kT
2
N
i
NkT
2