Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
1,2)В основе молекулярно-кинетической теориистроения вещества лежат три положения:
Все тела состоят из частиц (атомов, молекул, ионов и др.);
Частицы непрерывно хаотически движутся;
Частицы взаимодействуют друг с другом.
Первое положение подтверждают испарение жидкостей и твердых тел, получение фотографий отдельных крупных молекул и групп атомов, косвенные измерения масс и размеров молекул.
Капля нефти объемом 1,0 мм3 может образовать на поверхности воды пленку площадью 3,0 м2. Полагая, что эта пленка является монослоем и имеет толщину в одну молекулу, получаем диаметр молекул
Массы атомов и молекул определяют по формуле
где М - молярная масса, NA- постоянная Авогадро.
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 1/12 массы атома углерода (углеродная шкала атомных масс).
Относительной молекулярной (или атомной) массой вещества Мr называют отношение массы молекулы (или атома) m0 данного вещества к 1/12 массы атома углерода m0c:
Относительные атомные массы всех химических элементов точно определены. Складывая относительные атомные массы, можно вычислить относительную молекулярную массу:
Чем больше атомов и молекул содержится в макроскопическом теле, тем больше вещества содержится в нем. Число молекул в макроскопических телах огромно, поэтому удобно указывать не абсолютное число атомов или молекул, а относительное. Принято сравнивать число молекул или атомов в данном теле с числом атомов, содержащихся в углероде массой 12 г. Относительное число атомов или молекул в теле характеризует особая физическая величина - количество вещества.
Количеством вещества v называют отношение числа молекул N в данном теле, к числу атомов в 0,012 кг углерода:
Количество вещества измеряется в молях.
Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде массой 0,012 кг.
Моль - основная единица Международной системы (СИ). Рекомендуемые кратные и дольные единицы: кмоль, ммоль, мкмоль.
Постоянная Авогадро - число атомов, молекул (структурных элементов) в одном Моле вещества:
NA= 6,02 • 1023 моль-1 ~ 6 • 1023 моль-1.
Наряду с относительной молекулярной массой Мr в физике и химии широко используется понятие "молярная масса". Молярной массой вещества называют массу вещества, взятого в количестве 1 моля, m - масса вещества.
Второе положение МКТ о непрерывном движении частиц подтверждают такие явления, как броуновское движение и диффузия.
Броуновское движение - беспорядочное движение малых частиц в жидкости или газе, происходящее под ействием молекул окружающей среды.
Это движение в 1827 г. впервые наблюдал английский ботаник Р. Броун, рассматривая в микроскоп взвешенные в воде споры плауна. Интенсивность броуновского движения не зависит от времени, но возрастает с ростом температуры среды, с уменьшением вязкости и размеров частиц. Лишь в конце 70-х гг. XIX в. причину броуновского движения стали связывать с ударами молекул жидкости о поверхность взвешенной в ней частицы. Если бы частица была большой, то молекулы равномерно толкали бы ее со всех сторон, и она оставалась бы на месте.
Но небольшая частица имеет маленькую поверхность, и толчки молекул не уравновешивают друг друга. Равнодействующая сил не равна нулю, и в течение времени меняется по величине и направлению. В результате частица блуждает случайным образом по жидкости:
Причина броуновского движения - тепловое движение молекул среды и отсутствие точной компенсации ударов, испытываемых частицей со стороны окружающих ее молекул. Удары молекул среды приводят частицу в беспорядочное движение: скорость ее меняется по величине и направлению.
Первая количественная теория броуновского движения была разработана в 1905 г. А. Эйнштейном (1879-1955) и М. Смолуховским (1872-1917).
Экспериментально подтвердил эту теорию французский физик Ж. Перрен (1870-1942).
Вследствие теплового движения частиц наблюдается явление диффузии, которое характеризуется проникновением молекул одного вещества между молекулами другого вещества при их соприкосновении.
Диффузия имеет место в газах, жидкостях и твердых телах. Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее - в жидкостях, еще медленнее - в твердых телах. Скорость диффузии определяется характером теплового движения частиц в этих средах.
Диффузия играет существенную роль в природе. Так, например, диффузия газов обеспечивает однородность атмосферы вблизи поверхности Земли. Диффузия способствует нормальному питанию растений, животных и т. д.
Подтверждением третьего положения МКТ о взаимодействии частиц является возникновение упругих сил при деформациях тел, существование различных агрегатных состояний (твердого, жидкого, газообразного) одного и того же вещества.
3)Твёрдое тело состоит из молекул, расположенных близко друг к друга в определённом порядке, а точнее строению присущ близкий и дальний порядок. Потенциальная энергия взаимодействия молекул превосходит кинетическую энергию колебательного движения молекул. Это как строй солдат.
Жидкое тело имеет молекулы, находящиеся также близко друг к другу, но только в близком порядке. Дальний порядок отсутствует. молекулы колеблются и могут перескакивать с одного места на другое , этим обусловлена текучесть. Кинетическая и потенциальная энергии молекул сравнимы.Это как толпа.
Газообразные тела похожи по строению на футболистов на поле. Расстояния между молекулами много больше размеров самих молекул. Кинетическая энергия движения молекул превышает потенциальную энергию взаимодействия молекул. Характер движения большие пробежки до столкновения с другими молекулами, после которой меняется направление полёта молекулы.
твердое тело держит как форму, так и объём.
жидкость держит объём, но не держит форму.
газ не держит ни форму, ни объём.
5) Одним из первых и важных успехов МКТ было качественное и количественное объяснение давления газа на стенки сосуда. Качественное объяснение заключается в том, что молекулы газа при столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда.
На основании использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено основное уравнение МКТ идеального газа,
которое выглядит так: , где р — давление идеального газа, m0 — масса молекулы, среднее значение
концентрация молекул, квадрата скорости молекул. Обозначив среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа
получим основное уравнение
МКТ идеального газа в виде:
Однако, измерив только давление газа, невозможно узнать ни среднее значение кинетической энергии молекул в отдельности, ни их концентрацию. Следовательно, для нахождения микроскопических параметров газа нужно измерение еще какой-то физической величины, связанной со средней кинетической энергией молекул. Такой величиной является температура. Температура — скалярная физическая величина, описывающая состояние термодинамического равновесия (состояния, при котором не происходит изменения микроскопических параметров). Как термодинамическая величина температура характеризует тепловое состояние системы и измеряется степенью его отклонения от принятого за нулевое, как молекулярно-кинетиче-ская величина — характеризует интенсивность хаотического движения молекул и измеряется их средней кинетической энергией. Ек = 3/2 kT, где k = 1,38 • 10^(-23) Дж/К и называется постоянной Больцмана.
Температура всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Измеряется температура термометрами в градусах различных температурных шкал. Существует абсолютная термодинамическая шкала (шкала Кельвина) и различные эмпирические шкалы, которые отличаются начальными точками. До введения абсолютной шкалы температур в практике широкое распространение получила шкала Цельсия (за О °С принята точка замерзания воды, за 100 °С принята точка кипения воды при нормальном атмосферном давлении).
Единица температуры по абсолютной шкале называется Кельвином и выбрана равной одному градусу по шкале Цельсия 1 К = 1 °С. В шкале Кельвина за ноль принят абсолютный ноль температур, т. е. температура, при которой давление идеального газа при постоянном объеме равно нулю. Вычисления дают результат, что абсолютный нуль температуры равен -273 °С. Таким образом, между абсолютной шкалой температур и шкалой Цельсия существует связь Т = t °C + 273. Абсолютный нуль температур недостижим, так как любое охлаждение основано на испарении молекул с поверхности, а при приближении к абсолютному нулю скорость поступательного движения молекул настолько замедляется, что испарение практически прекращается. Теоретически при абсолютном нуле скорость поступательного движения молекул равна нулю, т. е. прекращается тепловое движение молекул.