Молекулярная физика Молекулярно-кинетической теорией (мкт)

Молекулярная физика
Молекулярно-кинетической теорией (МКТ) называется учение о строении и свойствах вещества, использующее представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химического вещества.
Основные положения МКТ строения вещества:
 вещество состоит из частиц – атомов и молекул (дробление вещества, сжатие и расширение тел);
 эти частицы хаотически движутся (диффузия, броуновское движение);
 частицы взаимодействуют друг с другом – одновременно притягиваются и отталкиваются (упругость тел).
Диффузия – это явление проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества, вследст- вие их теплового движения. Скорость диффузии зависит от агрегатного состояния вещества и его температуры.
Броуновское движение – это явление хаотического движения взвешенных в жидко- сти или газе макроскопических частиц вследствие соударений частицы с молекулами вещества.
Между частицами одновременно присутствуют силы притяжения и отталкивания.
В обычном (недеформированном) состоянии силы притяжения и отталкивания ком- пенсируют друг друга. При уменьшении расстояния между частицами (деформация сжатия) преобладают силы отталкивания, при увеличении расстояния между части- цами (деформация растяжения) преобладают силы притяжения.
Строение и свойства веществ в разных агрегатных состояниях
Основные понятия молекулярно-кинетической теории вещества
Массу частиц вещества (атомов и молекул) удобнее выражать в атомных единицах массы (а.е.м.).
За атомную единицу массы принята
1 12
часть массы атома углерода-12.
Относительная молекулярная (атомная) масса вещества
r
M
– это масса 1 молекулы
(атома) вещества, выраженная в атомных единицах массы. (Находится по периодической
таблице химических элементов)
Количество вещества  логичнее было бы выражать числом частиц, содержащихся в веществе. Т.к. число молекул
(или атомов) в веществе огромно, принято количество вещества выражать в молях ([] = 1 моль).
1 моль – это количество вещества, в котором содержится столько же молекул (или атомов), сколько их содержится в 0,012 кг углерода-12.
В одном моле любого вещества содержится одно и тоже число частиц, которое назы- вают числом Авогадро N
A
.
12 1
12
ат
r
C
m
M
m

23 1
6, 022 10
A
N
моль



12 27 1
1 . . .
1, 66 10 12
C
а е м
m
кг





Молярная масса М – это масса одного моля вещества.
Связь молярной массы с относительной молекулярной (атомной массой)
Дополнительные расчетные формулы:
Количество вещества может быть определено по формулам:
Число молекул в веществе:
Масса одной молекулы(атома) вещества:
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа.
Идеальный газ – это модель реального газа, в которой пренебрегают силами притяжения и отталкивания между молекулами, а взаимодействие между ними осуществляется только посредством упругих соударений вследствие теплового движения.
Основное уравнение МКТ идеального газа устанавливает связь между характеристиками мо- лекул (атомов) газа (массой, концентрацией, средней квадратичной скоростью частиц) и давле- нием, производимым этим газом на стенки сосуда.
Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа:
Отсюда:
Связь средней кинетической энергии молекул с температурой:
Отсюда:
Постоянная Больцмана:
Абсолютная температура:
Средняя квадратичная скорость:
Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы.
Уравнение состояния идеального газа устанавливает соотношение между тре- мя термодинамическими параметрами – давлением, объемом и температурой, кото- рые однозначно могут охарактеризовать состояние газа.
Для любых термодинамических процессов, происходящих с газом постоянной массы, выполняется соотношение:
Универсальная газовая постоянная:
Изотермический процесс – термодинамический про- цесс, протекающий при постоянной температуре
T = const. Описывается законом Бойля-Мариотта:
Изобарный процесс – термодинамический процесс, протекающий при постоянном давлении p = const. Опи- сывается законом Гей-Люссака:
Изохорный процесс – термодинамический процесс, протекающий при постоянной температуре V = const.
Описывается законом Шарля:
A
N
m
N
M



3 10
/
r
M
M
кг моль



 
0
;
;
1
/
A
m
M
M
m N
M
кг моль





A
A
m
N
N
N
M

 

0
A
m
M
m
N
N


2 0
1 3
p
m n


 
2 0
2
m
E


2 3
p
n E


3 2
E
kT

23 1, 38 10
/
k
Дж К



 
273,
1
T
t
T
K
 

p
n k T
  
0 3
3
kT
RT
m
M



;
m
pV
RT
pV
RT
M



1 1 2
2 1
2
p V
p V
const
T
T


1 1 2
2
p V
p V
const


1 2
1 2
V
V
const
T
T


1 2
1 2
p
p
const
T
T


8, 31
/(
)
R
Дж К моль

