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 rM – 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 NA. 12 1
12
атrCmMm
23 1
6, 022 10
ANмоль
12 27 1
1 . . .
1, 66 10 12
Cа е мmкг
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: ANmNM
3 10
/
rMMкг моль
0
;
;
1
/
AmMMm NMкг моль
AAmNNNM
0
AmMmNN
2 0
1 3
pm n
2 0
2
mE
2 3
pn E
3 2
EkT
23 1, 38 10
/
kДж К
273,
1
TtTK
pn k T
0 3
3
kTRTmM
;
mpVRTpVRTM
1 1 2
2 1
2
p Vp VconstTT
1 1 2
2
p Vp Vconst
1 2
1 2
VVconstTT
1 2
1 2
ppconstTT
8, 31
/(
)
RДж К моль