РАЗДЕЛ 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

Тема 1. Основы молекулярно - кинетической теории

Основные положения МКТ

1.Все вещества состоят из частиц, между которыми есть промежутки.

2.Частицы в любом веществе непрерывно и хаотично движутся.

3.Частицы взаимодействуют друг с другом.

Некоторые опытные обоснования этих положений

Косвенные доказательства:

1. сжимаемость тел при деформации (особенно хорошо сжимаются газы, при этом уменьшаются расстояния между их частицами);

2. дробление вещества (пределом дробления в молекулярной физике являются молекула или атом);

3. расширение и сжатие тел при изменении температуры (изменение расстояния между молекулами);

4. испарение жидкостей (переход отдельных молекул жидкости в газообразное состояние);

5. диффузия – взаимное проникновение соприкасающихся веществ, обусловленное хаотичным движением молекул: быстрее всего самопроизвольное перемешивание веществ происходит в газах (минуты), медленнее в жидкостях (недели), очень медленно в твёрдых телах (годы), диффузия ускоряется с увеличением температуры;

6. броуновское движение – беспорядочноедвижение очень маленьких частиц твёрдого тела, находящихся во взвешенном состоянии в жидкости или газе, непрерывное, неуничтожимое, зависящее от температуры: становится интенсивнее при её увеличении. Объясняется тем, что каждая броуновская частица находится в окружении хаотично движущихся молекул, толчки которых приводят к её беспорядочному движению;

7. слипание свинцовых цилиндров, прилипание стекла к воде (происходят за счёт притяжения молекул);

8. сопротивление растяжению и сжатию, малая сжимаемость твёрдых тел и жидкостей доказывают то, что молекулы взаимодействуют.

Прямые доказательства:

1. наблюдение строения вещества в электронный микроскоп, фотографии отдельных больших молекул;

2. опыт Бриджмена (просачивание масла через стальные стенки сосуда под давлением атм.);

3. измерены параметры атомов и молекул – диаметр, масса, скорость.

Размеры атома порядка или см

Силы взаимодействия молекул – это силы притяжения и отталкивания. Причина возникновения сил - электромагнитные взаимодействия электронов и ядер соседних молекул: отталкивание

+ - отталкивание - +

притяжение

 

Силы межмолекулярного взаимодействия короткодействующие: они действуют на расстояниях, сравнимых с размерами молекул или атомов. Эти силы зависят от расстояния между этими частицами:

1. на расстоянии равном диаметру молекулы силы притяжения и отталкивания молекул равны, результирующая сила молекулярного взаимодействия равна нулю

= ,

 

 

2. на расстоянии чуть больше диаметра молекулы силы притяжения преобладают над силами отталкивания, в результате между молекулами действует сила притяжения

при ,

- сила притяжения;

3. на расстоянии меньше диаметра молекулы силы отталкивания преобладают над силами притяжения, в результате между молекулами действует сила отталкивания

при ,

- сила отталкивания;

4. на расстоянии много больше размеров молекул силы притяжения и отталкивания прекращают действовать

при т.е.

5. при сближении молекул, когда причём сила отталкивания растёт быстрее, результирующая сила взаимодействия молекул , проявляясь в виде силы отталкивания, становится бесконечно большой.

Основные понятия МКТ

1.Абсолютная масса молекулы ( )

Абсолютная масса молекулы или просто масса молекулы вещества очень мала, например, ( O) .

2.Относительная молекулярная масса ( ) – отношение массы молекулы данного вещества к массы атома углерода : = ;

= ( - атомная единица массы).

Зная химическую формулу вещества, можно найти относительную молекулярную массу как сумму относительных масс атомов, из которых состоит молекула. Относительные атомные массы веществ берутся в таблице Менделеева. Например, ( ) = 16 ·2 =32; ( ) =1·2 + 16 =18.

3.Количество вещества ( – отношение числа молекул данного вещества к постоянному числу Авогадро : ; – постоянная Авогадро показывает, сколько молекул содержится в одном моле любого вещества, = .

Моль – количество вещества, содержащееся в 12г углерода.

4.Молярная масса вещества ( ) – масса одного моля вещества : Молярную массу можно найти, зная, что = кг/моль. Например, = кг/моль; O) = 18 кг/моль.

5.Масса вещества ( : N;

6.Число молекул или атомов( : ;

Агрегатные состояния вещества (фазы вещества)

твёрдое жидкое газообразное плазменное

Фазовый переход – переход вещества из одного агрегатного состояния в другое.

Например, при нагревании твёрдое вещество можно перевести в жидкое состояние, жидкое в газообразное, а газ в плазменное состояние. Плазма – это частично или полностью ионизированный газ, т. е. электронейтральная система, состоящая из нейтральных атомов и заряженных частиц (ионов, электронов и т. д.)

В молекулярной физике изучаются три фазы состояния вещества: газ, жидкость и твердое тело. Основные свойства газов: 1. не имеют постоянного объёма, занимают весь предоставленный, неограниченно расширяясь; 2. не имеют постоянной формы, принимают форму сосуда; 3. легко сжимаются; 4. оказывают давление на все стенки сосуда.

Основные свойства жидкостей: 1. сохраняют постоянный объём; 2. не имеют постоянной формы, принимают форму сосуда; 3. практически не сжимаемы; 4. текучи.

Основные свойства твёрдых тел: 1. имеют постоянный объём; 2. сохраняют постоянную форму; 3. имеют правильную геометрическую форму кристаллов.

Свойства веществ в различных агрегатных состояниях можно объяснить, зная особенности их внутреннего строения.

 

Агрегатное состояние	Расстояние между частицами	Взаимодействие частиц	Характер движения частиц	Порядок в расположении частиц
Газы	Много больше размеров частиц	Слабое притяжение, отталкивание только при соударениях	Свободное, поступательное, хаотичное движение с большими скоростями - «бродяги»	Нет порядка
Жидкости	Сравнимо с размерами частиц	Сильное притяжение и отталкивание	Колебательно-поступательное движение, т.е. колеблются около положения равновесия и могут перескакивать – «кочевники»	Порядок не строгий – «ближний» порядок
Твёрдые тела	Меньше размеров частиц, «плотная упаковка»	Сильное притяжение и отталкивание (сильнее, чем в жидкости)	Ограниченное, совершают колебания около положения равновесия – «оседлые»	Строгий порядок – «дальний» порядок (кристаллическая решётка)

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: