Втората позиција на молекуларната кинетичка теорија. Училишна енциклопедија

Понекогаш под А.В. да го разбере парцијалниот притисок на водената пареа. Во овој случај, се мери во паскали (Pa).

АПСОЛУТНА ТЕМПЕРАТУРА- температура измерена на апсолутна термодинамичка скала, независно од својствата на термометриската супстанција. Се брои од апсолутна нула. Единицата А.т. во СИ Келвин (К).

АПСОЛУТНА НУЛА- почеток на апсолутната температура; изнесува 273,16 К под температурата на тројната точка на водата, за која прифатената вредност е 0,01 o C. На A.n. преведувачкото и ротационото движење на атомите и молекулите престанува, но тие не се во мирување, туку во состојба на „нула“ вибрации. Од законите на термодинамиката произлегува дека А.Н. практично недостижни.

ЗАКОН НА АВОГАДРО- еден од основните закони на идеалните гасови: еднакви волумени на различни гасови на иста температура и притисок содржат ист број на молекули. Отворен во 1811 година во Италија. физичар А. Авогадро (1776-1856).

AVOGADRO CONSTANT(број) - број на честички по единица количина на супстанција (1 мол): N A =6.022. 10 23 mol -1.

СОСТОЈБИ НА МАТЕРИЈАТА- состојби на иста супстанција кои се разликуваат по природата на термичкото движење на честичките. Обично има 3 A.S.V.: гас, течен и цврст; понекогаш ова ја вклучува и состојбата на плазмата. Супстанција во која било А.С. постои под одредени надворешни услови (температура, притисок), чија промена доведува до премин од еден А.С. на друг.

АДИЈАБАТСКИ (АДИЈАБАТСКИ) ПРОЦЕС– модел на термодинамички процес во кој нема размена на топлина помеѓу системот што се разгледува и околината. Вистински термодинамички процес може да се смета како A. ако се појави или во топлинско-изолациона обвивка или толку брзо што размената на топлина нема време да се случи.

Линијата што ја претставува рамнотежата на кој било термодинамички дијаграм адијабатскипроцес. Равенка а. за идеален гас има форма - адијабатски експонент, и со стрИ со стоплински капацитет при постојан притисок и волумен, соодветно.

АМОРФНА ДРЖАВА- состојба на цврста материја во која нема распоред на молекули. Затоа а. супстанцијата е изотропна, т.е. има исти физички својства во сите правци и нема специфична точка на топење.

АНЕРОИД- анероиден барометар, уред за мерење на атмосферски притисок, чиј приемен дел е метална кутија, во чија внатрешност се создава силен вакуум. При промена на банкомат. притисокот ја менува деформацијата на кутијата, што со помош на поврзана пружина и систем на лостови предизвикува ротирање на покажувачот.

АНИЗОТРОПИЈА- зависност на физичките својства на супстанцијата од насоката (за разлика од изотропија). Тој е поврзан со внатрешната уредена структура на медиумот и се наоѓа во феномените на еластичност, топлина и електрична спроводливост и ширење на звук и светлина во цврсти материи. Може да биде вродено и во физичкиот простор во присуство на електромагнетни, гравитациски и други полиња.

АТМОСФЕРСКИ ПРИТИСОК- притисокот што атмосферата на Земјата го врши врз сите објекти во неа. Таа се определува според тежината на надградената воздушна колона и е најважната количина што ја опишува состојбата на земјината атмосфера. Единиците А.д. во SI - Pa, mm Hg. Нормален крвен притисок е еднакво на 760 mm Hg. или 1013 hPa.

БАРОМЕТАР- уред за мерење на атмосферски притисок. Најчести се протезите за деформација, кои, на пример, вклучуваат нараквици - анероид(1844, Л. Види). Во таков Б., кога се менува атмосферскиот притисок, мембраната што ја покрива кутијата од која се испумпува воздухот се наведнува, а стрелката поврзана со мембраната преку систем на лостови се отклонува. Акција течност B. (на пример, жива B. E. Torricelli, 1644) се заснова на балансирање на атмосферскиот притисок со тежината на течна колона.

ПОРАЧАЈ НА КРАТОКОК- подредено распоредување на атоми или молекули на растојанија блиску до меѓуатомските; карактеристични за аморфните материи и некои течности. (среда).

ПРАВО БОЈЛ-МАРИОТ- еден од законите идеален гас:за дадена маса на даден гас на константна температура, производот на притисокот и волуменот е константна вредност. Формула: pV=конст. Опишува изотермичен процес.

Една од основните физички константи, еднаква на односот на универзалната гасна константаР до Н А .Б.п. .Вклучено во голем број најважни релации на статистичката физика: поврзува сп. кинетичка енергија на честички и температура, ентропија на физички систем и неговата термодинамичка веројатност.

БРАУНСКО ДВИЖЕЊЕ- случајно движење на мали макроскопски честички суспендирани во течност или гас, настанати под влијание на термичкото движење на молекулите. Визуелна потврда на молекуларната кинетичка теорија. Откриена од Р. Браун во 1827 година. Објаснето од А. Ајнштајн и М. Смолучовски во 1905 година. Теоријата беше тестирана во експерименти од Ј. Перин во 1906-1911 година.

ВАКУУМ- состојба на гас затворен во сад кој има притисок значително помал од атмосферскиот. Во зависност од односот помеѓу слободниот пат на атомите или молекулите и линеарната големина на садот, се разликуваат ултра-висок, висок, среден и низок вакуум.

ВЛАЖНОСТ ВО ВОЗДУХОТ– феноменот на присуство на водена пареа во воздухот. Опишан со физички количини апсолутнаИ роднинаВО . , кои се мерат хигрометри.

ВНАТРЕШНА ЕНЕРГИЈА- енергијата на телото, во зависност само од неговата внатрешна состојба; се состои од енергијата на случајно (термичко) движење на атоми, молекули или други честички и енергија на интраатомски и меѓумолекуларни движења и интеракции. (Цм. првиот закон на термодинамиката). Во MCT не се зема предвид енергијата на интраатомските честички и нивните интеракции.

ВТОР ЗАКОН НА ТЕРМОДИНАМИКАТА- еден од основните закони термодинамика, според кој е невозможен периодичен процес, чиј единствен резултат е извршување на работа еквивалентна на количината на топлина добиена од грејачот. Друга формулација: невозможен е процес, чиј единствен резултат е пренос на енергија во форма на топлина од помалку загреано тело во позагреано тело. В.З.Т. ја изразува желбата на систем кој се состои од голем број хаотично подвижни честички за спонтано преминување од помалку веројатни состојби во поверојатни состојби. Друг начин на формулирање на V.Z.T: невозможно е да се создаде машина за постојано движење од втор вид.

ГАС КОНСТАНТ УНИВЕРЗАЛ(R) е една од главните физички константи вклучени во равенката на состојбата (Цм.). R=(8,31441±0,00026) J/(mol K). Физичко значење: работа на проширување на еден мол идеален гас во изобаричен процес со зголемување на температурата за 1 К.

ГАСЕН ТЕРМОМЕТАР- уред за мерење на температурата, чие дејство се заснова на зависноста на притисокот или волуменот на гасот од температурата.

- еден од законите идеален гас: за дадена маса на даден гас при постојан притисок, односот на волуменот и апсолутната температура е константна вредност: (или: волуменот е директно пропорционален на апсолутната температура: , каде α е температурниот коефициент на притисокот). Опишува изобарскипроцес.

ХИГРОМЕТАР– мерен уред апсолутнаили релативна влажност на воздухот.Спортските сали се поделени на мерачи за тежина (за одредување апсолутна влажност), мерачи за кондензација (за одредување на точката на росење), мерачи за коса (релативна влажност) и психометриски или психрометри (релативна влажност).

СТЕПЕН ЦЕЛЗИУСе несистемска единица за температура на Меѓународната практична температурна скала, каде што температурата тројна точкаводата е 0,01 Целзиусови степени, а точката на вриење при нормален атмосферски притисок е 100 степени Целзиусови.

ДОЛГА НАРАЧКА– подредено распоредување на честичките (атоми или молекули) низ целиот волумен на телото; карактеристика на кристалните материи. ср. затворете ред.

ЗАКОН НА ДАЛТОН– еден од основните закони на идеалниот гас: притисокот на мешавината на хемиски гасови кои не се во интеракција е еднаков на збирот на парцијалните притисоци на овие гасови.

ДЕФЕКТИ ВО КРИСТАЛИ– несовршености на кристалната структура, нарушување на строгата периодична поставеност на честичките (атоми, молекули, јони) во јазлите на кристалната решетка. Тие вклучуваат празни места (дефекти на точка), дислокации (линеарни дефекти), волуметриски дефекти: пукнатини, пори, шуплини итн. Тие имаат значително влијание врз физичките својства на кристалите.

ДИСЛОКАЦИИ– линеарни дефекти кристална решетка, кршејќи ја правилната алтернација на атомските рамнини. Во две димензии тие имаат димензии по редослед на големина на атом, а во третата можат да поминат низ целиот кристал.

ДИСОЦИЈАЦИЈА– процес на разградување на молекулите на поедноставни делови – атоми, групи атоми или јони. Може да настане со зголемување на температурата (термички Д.), во раствор од електролити (електролитичко Д.) и под влијание на светлина (фотохемиски Д.).

ТЕЧНИ КРИСТАЛИ- состојба на материјата во која се наоѓаат структурни својства кои се меѓу цврсти материи кристалИ течност.Тие се формираат во супстанции со издолжени молекули, чија меѓусебна ориентација одредува анизотропијанивните физички својства. Тие се користат во технологијата, биологијата и медицината.

ТЕРМОМЕТАР ЗА ТЕЧНИ– мерен уред температура,чие дејство се заснова на термичка експанзија на течноста. Ж.т. во зависност од температурниот регион, тие се полнат со жива, етил алкохол и други течности.

ТЕЧНОСТ- еден од состојби на агрегацијасупстанции меѓу цврсти и гасни. Ј., како цврсти,има мала компресибилност, висока густина и во исто време. допаѓа гас,се карактеризира со променливост на обликот (лесно тече). Течните молекули, како честички од цврста состојба, подлежат на термички вибрации, но нивната рамнотежна положба се менува од време на време, што ја обезбедува флуидноста на течноста.

ИДЕАЛЕН ГАС– ментален модел на гас во кој силите на интеракција помеѓу честичките и големината на овие честички може да се занемарат. Оние. честичките се земаат како материјални точки, а целата интеракција е сведена на нивните апсолутно еластични влијанија. Ретките гасови на температури оддалечени од температурата на кондензација се блиски по своите својства на т.е. Равенката на состојбата е Равенка Клапејрон - Менделеев.

ИЗОБАР– линија на постојан притисок, што ја прикажува рамнотежата на дијаграмот на состојбата изобаричен процес.

ИЗОБАР ПРОЦЕС(изобарски) - ментален модел на термодинамички процес што се случува при постојан притисок. За идеални гасови тоа е опишано со закон Геј-Лусак.

ИСОПРОЦЕСИ- физички процеси кои се случуваат на константноста на кој било од параметрите што ја опишуваат состојбата на системот (види. изобаричен, изотермален, изохорен процес).

ИЗОТЕРМА– линија на константна температура, што ја прикажува состојбата на рамнотежа на дијаграмот на состојби изотермичен процес.

ИЗОТЕРМАЛЕН ПРОЦЕС– модел на термодинамички процес што се случува на константна температура. На пример, вриење на хемиски хомогена течност, топење на хемиски хомоген кристал при постојан надворешен притисок. За идеални гасови е опишано Законот Бојл-Мериот.ср. изобаричен, изохорен, адијабатичен процес.

ИЗОТРОПИЈА, изотропија - исти физички својства во сите правци. Тој е поврзан со недостаток на уредена внатрешна структура на медиумите и е својствен за гасовите, течностите (освен течните кристали) и аморфните тела. ср. анизотропија.

ИСОХОРА- линија со постојан волумен што прикажува рамнотежен изохорен процес на фазниот дијаграм.

ИЗОХОРИЧЕН ПРОЦЕС, изохорен процес е термодинамички процес кој се јавува при константен волумен на системот. За идеални гасови е опишано Чарлс закон.

ИСПАРУВАЊЕ– процес на испарување од слободната површина на течност на температура под точката на вриење. Наводнувањето од површината на цврстите материи се нарекува сублимација. (Сред. вриење, испарување).

КАЛОРИМЕТАР- уред за одредување на различни калориметриски количини: топлински капацитет, топлина на согорување, топлина на испарувањеитн.

КАПИЛАР– тесен сад со карактеристична големина на пресек помал од 1 mm.

КАПИЛАРНИ ФЕНОМЕНИ- феномени предизвикани од влијанието на силите на интермолекуларната интеракција врз рамнотежата и движењето на слободната површина на течноста, интерфејсот помеѓу течностите што не се мешаат и границите на течностите со цврстите материи. На пример, порастот или падот на течноста во многу тенки цевки () и во порозни медиуми.

КАРНО ЦИКЛУС– ментален модел на реверзибилен кружен процес кој се состои од два изотермалнаи два адијабатскипроцеси. При изотермална експанзија (температура на грејачот Тн) на работниот флуид (идеалниот гас) му е дадена количината на топлина П n, и со изотермална компресија (температура на фрижидерот Т x) - количината на топлина се отстранува Qx. Ефикасност К.ц. не зависи од природата на работната течност и е еднаква на .

ВРИЕЊЕ- процес на интензивно испарување не само од слободната површина на течноста, туку и низ целиот негов волумен внатре во добиените меурчиња на пареа. K. температурата зависи од природата на течноста и надворешниот притисок и е помеѓу тројна точкаи критична температура (види критична состојба).

МАЈЕРОВА РАВЕНКА- однос што воспоставува врска помеѓу моларните топлински капацитети на идеален гас при постојан притисок со стр и со постојан волумен со В : со P = со V + R . Каде Р - .

MAXWELL ДИСТРИБУЦИЈА- законот за распределба на брзините на молекулите на идеален гас во состојба на термодинамичка рамнотежа.

МАМЕРИЛ НА ПРИТИСОК- мерен уред притисоктечности и гасови. Постојат M. за мерење апсолутен притисок, мерено од нула, и M. за мерење на вишокот притисок (разликата помеѓу апсолутниот и атмосферскиот притисок). Постојат пумпи за течност, клип, деформација и пружина во зависност од принципот на работа.

МЕНИСКУС- закривена површина на течност во тесна цевка (капиларна) или помеѓу тесно распоредени цврсти ѕидови (види).

– константна физичка количина за даден материјал, што е коефициент на пропорционалност помеѓу механичкиот стрес и релативното издолжување во Хуковиот закон: . М.Ју. Е еднаков на механичкиот стрес што се јавува кај деформираното тело кога неговата должина се зголемува за 2 пати. Мерната единица SI е паскал.

МОЛЕКУЛА- најмалата стабилна честичка на супстанцијата, која ги поседува сите хемиски својства и се состои од идентични (едноставна супстанција) или различни (сложена супстанција) атоми обединети со хемиски врски. ср. атом.

МОЛЕКУЛАРНА МАСАе масата на молекулата, изразена во единици на атомска маса.ср. моларна маса.

МОЛЕКУЛАРНА ФИЗИКА- гранка на физиката која ги проучува физичките својства на телата, карактеристиките на збирните состојби на материјата и процесите на фазни транзиции во зависност од молекуларната структура на телата, силите на меѓумолекуларната интеракција и природата на термичкото движење на честичките (атомите , јони, молекули). Цм. статистичка физика, термодинамика.

МОЛАРНА МАСА- маса од еден мол супстанција; скаларна количина еднаква на односот на масата на телото со количината на супстанцијата (број на молови) што ја содржи. Во СИ м.м. еднаква на молекуларна тежинасупстанција помножена со 10 -3 и измерена во килограми по мол (kg/mol).

ЕДНОКРИСТАЛИ- сингл кристалисо еднокристална решетка. Тие се формираат во природни услови или вештачки одгледани од топи, раствори, пареа или цврсти фази. ср. поликристали.

ЗАСИТЕНА ПАРЕНА- пареа во динамичка рамнотежа со течната или цврстата фаза. Динамичката рамнотежа се подразбира како состојба во која просечниот број на молекули кои оставаат течност (цврста) е еднаков на просечниот број на молекули на пареа кои се враќаат во течноста (цврста) во исто време.

НЕПОСТАВЕН ПРОЦЕС- процес кој спонтано може да се случи само во една насока. Сите реални процеси се н.п. а кај затворените системи се придружени со зголемување ентропија.Цм. , .

НОРМАЛНИ УСЛОВИ- стандардни физички услови определени со притисок P=101325 Pa (760 mm Hg) и апсолутна температура T=273,15 K.

ПОВТОРЛИВ ПРОЦЕС– модел на процес за кој е можен обратен процес, секвенцијално повторувајќи ги сите посредни состојби на процесот што се разгледува. Реверзибилно е само процес на рамнотежа.Пример - . ср. .

РЕЛАТИВНА ВЛАЖНОСТ– физичка количина еднаква на односот на густината (еластичноста) на водената пареа содржана во воздухот до густината (еластичноста) на заситената пареа на иста температура. Изразено како процент. ср. апсолутна влажност.

ПАРЕНА- супстанца во гасовита состојба во услови кога со компресија е можно да се постигне рамнотежа со истата супстанција во течна или цврста состојба, т.е. при температури и притисоци под критичните (види. критична состојба).При ниски притисоци и високи температури, својствата на пареата се приближуваат кон оние на идеален гас.

ПАРАМЕТАР НА СТАТУС, термодинамички параметар е физичка големина која служи во термодинамиката за да ја опише состојбата на системот. На пример, притисок, температура, внатрешна енергија, ентропија итн. П.С. се меѓусебно поврзани, затоа состојбата на рамнотежа на системот може недвосмислено да се определи со ограничен број параметри (види. равенка на состојбата).

ПРОИЗВОДСТВО ПАРЕНА– процес на преминување на супстанција од течна или цврста состојба во гасовита состојба. Продолжува во затворен волумен додека не се формира заситена пареа. Постојат два вида на P.: испарувањеИ вриење.

ДЕЛУМЕН ПРИТИСОК- притисокот на гасот вклучен во гасната смеса, кој би го извршил доколку го зафати целиот волумен на смесата и би бил на температура на смесата. Цм. .

ЗАКОНОТ НА ПАСКАЛ- основниот закон хидростатика: притисокот произведен од надворешни сили на површината на течност или гас се пренесува подеднакво во сите правци.

ПРВ ЗАКОН НА ТЕРМОДИНАМИКАТА- еден од основните закони термодинамика,кој е закон за зачувување на енергијата за термодинамички систем: количината на топлина П, доставен до системот, се троши на промена на внатрешната енергија на системот ΔUи извршување на работата од страна на системот А систпротив надворешните сили. Формула: Q=ΔU+A систем. За употреба на П.з.т. врз основа на работата на топлинските мотори. Може да се формулира поинаку: промена на внатрешната енергија на системот ΔUеднаква на збирот на количината на топлина пренесена во системот Пи работата на надворешните сили на системот А лок. Формула: ΔU=Q+A надворешен. Во горенаведените формули А лок. = - Систем.

ТОПЕЊЕ– процес на преминување на супстанција од кристална во течна состојба. Се јавува со апсорпција на одредена количина на топлина на температура на топење, во зависност од природата на супстанцијата и притисокот. Цм. топлина на фузија.

ПЛАЗМА- јонизиран гас во кој концентрациите на позитивни и негативни полнежи се речиси еднакви. Формирана кога електрично празнењево гасови, кога гасот се загрева до температура доволна за термичка јонизација. Огромното мнозинство на материјата во Универзумот е во состојба на плазма: ѕвезди, галактички маглини и меѓуѕвездена средина.

ПЛАСТИКА- својство на цврсти материи под влијание на надворешни сили да ја менуваат својата форма и големина без да се срушат и да задржуваат остатоци (пластика) деформација. Зависи од видот на течноста и температурата. Може да се промени со сурфактанти (на пр. сапун).

ПОВРШИНСКИ НАПОН- феномен изразен во тенденцијата на течноста да ја намали својата површина. Таа е предизвикана од интермолекуларна интеракција и е предизвикана од формирање на површински слој од молекули чија енергија е поголема од енергијата на молекулите во дадена течност на иста температура.

Содржината на статијата

МОЛЕКУЛАРНА КИНЕТИЧКА ТЕОРИЈА– гранка на молекуларната физика која ги проучува својствата на материјата врз основа на идеи за нивната молекуларна структура и одредени закони на интеракција помеѓу атомите (молекулите) што ја сочинуваат супстанцијата. Се верува дека честичките од материјата се во континуирано, случајно движење и ова движење се перцепира како топлина.

До 19 век Многу популарна основа за доктрината за топлина беше теоријата за калориска или некоја течна супстанција што тече од едно тело до друго. Загревањето на телата се објаснуваше со зголемување, а ладењето со намалување на калориската содржина содржана во нив. Концептот на атоми долго време изгледаше непотребен за теоријата на топлина, но многу научници дури и тогаш интуитивно ја поврзуваа топлината со движењето на молекулите. Така, особено, мислеше рускиот научник М.В. Ломоносов. Помина многу време пред молекуларната кинетичка теорија конечно да победи во главите на научниците и да стане интегрална сопственост на физиката.

Многу феномени во гасови, течности и цврсти материи наоѓаат едноставно и убедливо објаснување во рамките на молекуларната кинетичка теорија. Значи притисок, нанесен од гас на ѕидовите на садот во кој е затворен, се смета како вкупен резултат на бројни судири на молекули кои брзо се движат со ѕидот, како резултат на што тие го пренесуваат својот импулс на ѕидот. (Потсетиме дека промената на импулсот по единица време е таа што, според законите на механиката, доведува до појава на сила, а силата по единица површина на ѕидот е притисок). Кинетичката енергија на движењето на честичките, во просек над нивниот огромен број, одредува што обично се нарекува температурасупстанции.

Потеклото на атомистичката идеја, т.е. Идејата дека сите тела во природата се состојат од најмалите неделиви честички, атоми, потекнува од античките грчки филозофи - Левкип и Демокрит. Пред повеќе од две илјади години, Демокрит напишал: „... атомите се безброј по големина и број, но тие брзаат околу универзумот, се вртат во виор, и така се раѓа сè сложено: оган, вода, воздух, земја“. Одлучен придонес во развојот на молекуларната кинетичка теорија беше даден во втората половина на 19 век. делата на извонредните научници Џ.К. Максвел и Л. Статистичкиот пристап беше генерализиран (во однос на која било состојба на материјата) на почетокот на 20 век. во делата на американскиот научник Џ. Гибс, кој се смета за еден од основачите на статистичката механика или статистичката физика. Конечно, во првите децении на 20 век. физичарите сфатија дека однесувањето на атомите и молекулите не ги почитува законите на класичната, туку на квантната механика. Ова даде моќен поттик за развојот на статистичката физика и овозможи да се опишат голем број физички феномени кои претходно не можеа да се објаснат во рамките на вообичаените концепти на класичната механика.

Молекуларна кинетичка теорија на гасови.

Секоја молекула која лета кон ѕидот, кога ќе се судри со неа, го пренесува својот моментум на ѕидот. Бидејќи брзината на молекулата при еластичен судир со ѕид варира од вредноста vпред - v, големината на пренесениот импулс е 2 mv. Сила што дејствува на површината на ѕидот Д Сво времето Д т, се одредува според големината на вкупниот импулс што го пренесуваат сите молекули кои стигнуваат до ѕидот во овој временски период, т.е. Ф= 2mv n вД С/Д т, каде што n вдефинирано со изразот (1). За вредноста на притисокот стр = Ф/Д Сво овој случај наоѓаме: стр = (1/3)nmv 2.

За да го добиете конечниот резултат, можете да ја напуштите претпоставката за иста брзина на молекули со идентификување независни групи на молекули, од кои секоја има своја приближно иста брзина. Тогаш просечната вредност на притисокот се наоѓа со просек од квадратот на брзината над сите групи на молекули или

Овој израз може да се претстави и во форма

Удобно е да се даде различна форма на оваа формула со множење на броителот и именителот под знакот на квадратен корен со бројот на Авогадро

Н а= 6,023·10 23.

Еве М = mN А– атомска или молекуларна маса, вредност R = kN А= 8,318·10 7 erg се нарекува гасна константа.

Просечната брзина на молекулите во гасот, дури и при умерени температури, се покажува дека е многу висока. Значи, за молекули на водород (H2) на собна температура ( Т= 293K) оваа брзина е околу 1900 m/s, за молекули на азот во воздухот - околу 500 m/s. Брзината на звукот во воздухот под исти услови е 340 m/s.

Со оглед на тоа n = Н/В, Каде В- волумен окупиран од гас, Не вкупниот број на молекули во овој волумен, лесно е да се добијат последици од (5) во форма на добро познатите закони за гасови. За да го направите ова, вкупниот број на молекули е претставен како Н = vN А, Каде vе бројот на молови гас, а равенката (5) има форма

(8) pV = vRT,

која се нарекува Клапејрон-Менделев равенка.

Со оглед на тоа Т= Const притисокот на гасот се менува во обратна пропорција на волуменот што го зафаќа (законот Бојл-Мариот).

Во затворен сад со фиксен волумен В= притисокот на конститутот се менува директно пропорционално на промената на апсолутната температура на гасот Т. Ако гасот е во услови кога неговиот притисок останува константен стр= const, но температурата се менува (такви услови може да се постигнат, на пример, ако гас се стави во цилиндар затворен со подвижен клип), тогаш волуменот окупиран од гасот ќе се промени пропорционално на промената на неговата температура (Законот на Геј-Лусак).

Нека има мешавина од гасови во садот, т.е. Постојат неколку различни видови на молекули. Во овој случај, големината на импулсот пренесен на ѕидот од молекули од секој тип не зависи од присуството на молекули од други типови. Го следи тоа притисокот на мешавината на идеални гасови е еднаков на збирот на парцијалните притисоци што секој гас би ги создал посебно доколку го зафати целиот волумен.Ова е уште еден од законите за гас - познатиот Далтонов закон.

Молекуларна средна слободна патека . Еден од првите кој, уште во 1850-тите, дал разумни проценки за просечната топлинска брзина на молекулите на различни гасови бил австрискиот физичар Клаузиус. Невообичаено големите вредности на овие брзини што ги доби веднаш предизвикаа приговори. Ако брзините на молекулите се навистина толку високи, тогаш мирисот на која било миризлива супстанција треба да се прошири речиси веднаш од едниот крај на затворената просторија до другиот. Всушност, ширењето на мирисот се случува многу бавно и се случува, како што е сега познато, преку процес наречен гасна дифузија. Клаузиус, а подоцна и други, беа во можност да дадат убедливо објаснување за овој и други процеси на транспорт на гас (како што се топлинска спроводливост и вискозност) користејќи го концептот на средна слободна патека молекули , тие. просечното растојание што една молекула минува од еден до друг судир.

Секоја молекула во гас доживува многу голем број судири со други молекули. Во интервалот помеѓу судирите, молекулите се движат речиси во права линија, доживувајќи остри промени во брзината само во моментот на самиот судир. Природно, должините на правите делови по патеката на молекулата може да бидат различни, така што има смисла да се зборува само за одредена просечна слободна патека на молекули.

Во текот на времето Д тмолекулата минува низ сложена цик-цак патека еднаква на vД т. Има толкави превиткувања во траекторијата по оваа патека колку што има и судири. Нека Ззначи број на судири што ги доживува молекулата по единица време.Средната слободна патека тогаш е еднаква на односот на должината на патеката N 2, на пример, а» 2,0·10 –10 m. Табелата 1 ги прикажува вредностите на l 0 во µm (1 µm = 10 –6 m) пресметани со формулата (10) за некои гасови во нормални услови ( стр= 1 банкомат, Т= 273 K). Излегува дека овие вредности се приближно 100-300 пати поголеми од внатрешниот дијаметар на молекулите.

Оваа видео лекција е посветена на темата „Основни одредби на ИКТ. Структура на материјата. Молекула“. Овде ќе научите што студира молекуларната кинетичка теорија (МКТ) во физиката. Запознајте се со трите главни одредби на кои се заснова ИКТ. Ќе научите што ги одредува физичките својства на супстанцијата и што се атом и молекула.

Прво, да се потсетиме на сите претходни делови од физиката што ги проучувавме и да разбереме дека сето ова време ги разгледувавме процесите што се случуваат со макроскопските тела (или објектите на макрокосмосот). Сега ќе ја проучуваме нивната структура и процесите што се случуваат во нив.

Дефиниција. Макроскопско тело- тело кое се состои од голем број честички. На пример: автомобил, личност, планета, билјард топка...

Микроскопско тело -тело кое се состои од една или повеќе честички. На пример: атом, молекула, електрон... (сл. 1)

Ориз. 1. Примери на микро- и макро-објекти, соодветно

Откако го дефиниравме предметот на изучување на курсот MCT, сега треба да зборуваме за главните цели што курсот MCT ги поставува за себе, имено:

Проучување на процеси кои се случуваат во макроскопско тело (движење и интеракција на честички)
Својства на телата (густина, маса, притисок (за гасови)...)
Проучување на топлински феномени (греење-ладење, промени во физичката состојба на телото)

Проучувањето на овие прашања, кое ќе се одвива низ целата тема, сега ќе започне со тоа што ќе ги формулираме таканаречените основни одредби на ИКТ, односно некои искази чија вистина одамна е несомнена, а почнувајќи од што ќе се гради целиот понатамошен тек .

Ајде да ги погледнеме еден по еден:

Сите супстанции се состојат од голем број честички - молекули и атоми.

Дефиниција. Атом- најмалата честичка на хемиски елемент. Димензиите на атомите (нивниот дијаметар) се од редот на cm Вреди да се напомене дека, за разлика од молекулите, има релативно малку различни типови на атоми. Сите нивни сорти, кои во моментов му се познати на човекот, се собрани во таканаречениот периодичен систем (види Сл. 2).

Ориз. 2. Периодичен систем на хемиски елементи (во суштина сорти на атоми) од Д.И. Менделеев

Молекула- структурна единица на материјата која се состои од атоми. За разлика од атомите, тие се поголеми и потешки и што е најважно, имаат огромна разновидност.

Супстанцијата чии молекули се состојат од еден атом се нарекува атомски, од поголем број - молекуларна. На пример: кислород, вода, кујнска сол () - молекуларна; хелиум сребро (Тој, Ag) - атомски.

Покрај тоа, треба да се разбере дека својствата на макроскопските тела ќе зависат не само од квантитативните карактеристики на нивниот микроскопски состав, туку и од квалитативниот.

Ако во структурата на атомите некоја супстанција има одредена геометрија ( кристална решетка), или, напротив, не, тогаш овие тела ќе имаат различни својства. На пример, аморфните тела немаат строга точка на топење. Најпознат пример е аморфниот графит и кристалниот дијамант. Двете супстанции се направени од јаглеродни атоми.

Ориз. 3. Графит и дијамант соодветно

Така, „од колку атоми и молекули се состои материјата, во каков релативен распоред и каков вид атоми и молекули?“ - првото прашање, чиј одговор ќе не доближи до разбирање на својствата на телата.

Сите честички споменати погоре се во континуирано термичко хаотично движење.

Исто како и во примерите дискутирани погоре, важно е да се разберат не само квантитативните аспекти на ова движење, туку и квалитативните за различни супстанции.

Молекулите и атомите на цврстите материи подлежат на само мали вибрации во однос на нивната постојана положба; течност - исто така вибрираат, но поради големата големина на меѓумолекуларниот простор, тие понекогаш ги менуваат местата едни со други; Гасните честички, пак, се движат слободно во вселената без практично да се судираат.

Честичките комуницираат едни со други.

Оваа интеракција има електромагнетна природа (интеракција помеѓу јадрата и електроните на атомот) и делува во двете насоки (и привлекување и одбивност).

Еве: г- растојание помеѓу честички; а- големина на честички (дијаметар).

Концептот на „атом“ првпат го вовел античкиот грчки филозоф и природен научник Демокрит (сл. 4). Во подоцнежниот период, рускиот научник Ломоносов активно се прашувал за структурата на микросветот (сл. 5).

Ориз. 4. Демокрит

Ориз. 5. Ломоносов

Во следната лекција ќе воведеме методи на квалитативно поткрепување на главните одредби на ИКТ.

Библиографија

Мјакишев Г.Ја., Сињаков А.З. Молекуларна физика. Термодинамика. - М.: Бустард, 2010 година.
Генденштајн Л.Е., Дик Ју.И. Физика 10-то одделение. - М.: Илекса, 2005 година.
Касјанов В.А. Физика 10-то одделение. - М.: Бустард, 2010 година.

Elementy.ru ().
Samlib.ru ().
YouTube ().

Домашна работа

*Благодарение на која сила е возможно да се направи експериментот за мерење на големината на молекула на нафта, прикажан во видео туторијалот?
Зошто теоријата на молекуларна кинетика не ги зема предвид органските соединенија?
Зошто дури и многу мало зрно песок е предмет на макрокосмосот?
Силите од претежно каква природа дејствуваат на честички од други честички?
Како можете да одредите дали одредена хемиска структура е хемиски елемент?

Ориз. 1. Примери на микро- и макро-објекти, соодветно

Проучување на процеси кои се случуваат во макроскопско тело (движење и интеракција на честички)
Својства на телата (густина, маса, притисок (за гасови)...)
Проучување на топлински феномени (греење-ладење, промени во физичката состојба на телото)

Ајде да ги погледнеме еден по еден:

Сите супстанции се состојат од голем број честички - молекули и атоми.

Ориз. 2. Периодичен систем на хемиски елементи (во суштина сорти на атоми) од Д.И. Менделеев

Ориз. 3. Графит и дијамант соодветно

Сите честички споменати погоре се во континуирано термичко хаотично движење.

Честичките комуницираат едни со други.

Еве: г- растојание помеѓу честички; а- големина на честички (дијаметар).

Ориз. 4. Демокрит

Ориз. 5. Ломоносов

Во следната лекција ќе воведеме методи на квалитативно поткрепување на главните одредби на ИКТ.

Библиографија

Мјакишев Г.Ја., Сињаков А.З. Молекуларна физика. Термодинамика. - М.: Бустард, 2010 година.
Генденштајн Л.Е., Дик Ју.И. Физика 10-то одделение. - М.: Илекса, 2005 година.
Касјанов В.А. Физика 10-то одделение. - М.: Бустард, 2010 година.

Elementy.ru ().
Samlib.ru ().
YouTube ().

Домашна работа

*Благодарение на која сила е возможно да се направи експериментот за мерење на големината на молекула на нафта, прикажан во видео туторијалот?
Зошто теоријата на молекуларна кинетика не ги зема предвид органските соединенија?
Зошто дури и многу мало зрно песок е предмет на макрокосмосот?
Силите од претежно каква природа дејствуваат на честички од други честички?
Како можете да одредите дали одредена хемиска структура е хемиски елемент?

Атомите или молекулите што го сочинуваат гасот се движат слободно на значително растојание едни од други и комуницираат само кога ќе се судрат еден со друг (во продолжение, за да не се повторувам, ќе споменам само „молекули“, што значи „молекули или атоми“ ). Затоа, молекулата се движи праволиниски само во интервалите помеѓу судирите, менувајќи ја насоката на движење по секоја таква интеракција со друга молекула. Просечната должина на прав сегмент на движење на молекула на гас се нарекува просечен слободен пат.Колку е поголема густината на гасот (а со тоа и колку е помало просечното растојание помеѓу молекулите), толку е пократок просечниот слободен пат помеѓу судирите.

Во втората половина на 19 век, ваквата навидум едноставна слика за атомско-молекуларната структура на гасовите, преку напорите на голем број теоретски физичари, се разви во моќна и прилично универзална теорија. Новата теорија се заснова на идејата за поврзаноста помеѓу мерливите макроскопскииндикатори за состојбата на гасот (температура, притисок и волумен) со микроскопскикарактеристики - број, маса и брзина на движење на молекулите. Бидејќи молекулите се постојано во движење и, како резултат на тоа, имаат кинетичка енергија, оваа теорија се нарекува молекуларна кинетичка теоријагасови

Да го земеме на пример крвниот притисок. Во секој момент од времето, молекулите удираат во ѕидовите на садот и со секој удар тие пренесуваат одреден импулс на сила, кој само по себе е исклучително мал, но вкупниот удар на милиони молекули произведува значителна сила на ѕидовите, што е од нас се гледа како притисок. На пример, кога дувате автомобилска гума, возите молекули на атмосферскиот воздух во затворениот волумен на гумата, покрај бројот на молекули кои се веќе во неа; Како резултат на тоа, концентрацијата на молекулите во гумата е поголема отколку надвор, тие почесто удираат во ѕидовите, притисокот во гумата е поголем од атмосферскиот притисок, а гумата станува надуена и еластична.

Значењето на теоријата е дека од просечната слободна патека на молекулите можеме да ја пресметаме фреквенцијата на нивните судири со ѕидовите на садот. Односно, имајќи информации за брзината на движење на молекулите, можно е да се пресметаат карактеристиките на гасот што може директно да се измери. Со други зборови, молекуларната кинетичка теорија ни дава директна врска помеѓу светот на молекулите и атомите и опипливиот макрокосмос.

Истото важи и за разбирање на температурата во рамките на оваа теорија. Колку е поголема температурата, толку е поголема просечната брзина на молекулите на гасот. Оваа врска е опишана со следнава равенка:

1/2mv 2 = kT

Каде м- маса на една молекула на гас, v-просечна брзина на термичко движење на молекулите, Т -температура на гасот (во Келвин), и к— Болцманова константа. Основната равенка на молекуларната кинетичка теорија дефинира директна врска помеѓу молекуларните карактеристики на гасот (лево) и мерливите макроскопски карактеристики (десно). Температурата на гасот е директно пропорционална со квадратот на просечната брзина на молекулите.

Молекуларната кинетичка теорија исто така дава прилично дефинитивен одговор на прашањето за отстапувањата на брзините на поединечните молекули од просечната вредност. Секој судир помеѓу молекулите на гасот води до прераспределба на енергијата меѓу нив: пребрзите молекули забавуваат, молекулите кои се премногу бавни се забрзуваат, што доведува до просек. Во секое време, има безброј милиони такви судири кои се случуваат во гасот. Сепак, се покажа дека при дадена температура на гас во стабилна состојба, просечниот број на молекули со одредена брзина vили енергија Е, не се менува. Ова се случува затоа што, од статистичка гледна точка, веројатноста дека молекула со енергија Еќе ја промени својата енергија и ќе оди во слична енергетска состојба е еднаква на веројатноста дека друга молекула, напротив, ќе оди во состојба со енергија Е.Така, иако секоја поединечна молекула има енергија Есамо повремено, просечниот број на молекули со енергија Еостанува непроменет. (Гледаме слична ситуација во човечкото општество. Никој не останува на седумнаесет години повеќе од една година - фала богу! - но просечниот процент на седумнаесетгодишници во стабилна човечка заедница останува практично непроменет.)

Оваа идеја за просечната брзина на дистрибуција на молекулите и нејзината строга формулација му припаѓа на Џејмс Кларк Максвел; истиот извонреден теоретичар напишал и ригорозен опис на електромагнетните полиња ( цм.Максвелови равенки). Токму тој ја изведе дистрибуцијата на брзината на молекулите на дадена температура (види слика). Повеќето молекули се во енергетска состојба што одговара на врвот Максвел дистрибуциии просечна брзина, сепак, всушност, брзините на молекулите се разликуваат во доста големи граници.