Учебное пособие по физике. Часть II. Молекулярно-кинетическая теория, страница 4

Технологическая карта решения задач

	Что делать	Как делать
		на «3»	на «4»	на «5»
ТМ1	Задачи 1,2	Задачи 1,2
З1	Задачи Молекулярная физика	1 группа	2 группа	2 группа
Пр.з.	Задачи Внутренняя энергия	1 группа	2 группа	2 группа

Вводная лекция

Основные понятия кинетической теории газов

Вопрос о строении вещества интересовал ученых всегда и этот вопрос не потерял своей актуальности до сих пор. Опытным путем было установлено, что любое вещество состоит из молекул.

Молекула - мельчайшая частица вещества, проявляющая химические свойства данного вещества. Молекулы состоят из атомов. Атомы химических свойств вещества могут и не проявлять. Например, молекула воды Н₂О состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Систематизацию атомов провел выдающийся русский ученый Д.И.Менделеев, создав периодическую таблицу элементов. Каждый элемент имеет своё название и символ. Около символа пишется его порядковый номер в периодической таблице, атомную массу, которую часто округляют до целых и называют массовым числом. Атомную массу выражают в углеродных единицах:

1 атомная единица массы = 1,66×10^-27кг.

Размеры атомов очень малы. Их диаметр порядка 10^-10м. Молекулы простых веществ так же, как и атомы, очень малы. Размеры молекулы воды составляют примерно 2,6×10^-'°м. Надо отметить, что современные ионные микроскопы позволяют различать отдельные молекулы, и даже атомы. Часто в физике и химии используется понятие молекулярной или киломолярной массы. Под киломолем понимают массу вещества в килограммах численно равную молекулярной массе и обозначают М. Так, для кислорода М = 32 кг/кмоль, для воды

М - 18 кг/кмоль, углекислого газа М = 44 кг/кмоль,

В одном киломоле любого вещества, как показал французский физик Авогадро, содержится одинаковое количество молекул, которые называют числом Авогадро.

N_А=6,023×10²⁶ 1/кмоль

Число молекул в единице объема называют концентрацией молекул.                                    n = N/V,

где N - число молекул, а V- объем вещества. Чтобы найти массу одной молекулы вещества:

m₀ = М/N_A

Если известна масса вещества, то легко находится число молекул  этого вещества:                     N = m/МN_А

где m/М = V называют числом киломолей (количество вещества).

Молекулы в телах располагаются на некотором расстоянии друг от друга. У твердых тел и у жидкостей эти расстояния невелики по сравнению с диаметром самой молекулы. У газов межмолекулярные расстояния могут быть любыми. О наличии промежутков между молекулами говорят такие факты, как изменение объема тел при изменении температуры, изменение объема под  действием внешних нагрузок, диффузия. Диффузия, то есть самопроизвольное перемешивание, наблюдается в газообразном, в жидком и в твердом состоянии вещества. Скорость диффузии зависит от рода вещества, его строения и от температуры. Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении. Доказательством этого положения является броуновское движение. Броуновское движение представляет собой хаотическое движение взвешенных в жидкости или газе мельчайших твердых частиц под действием ударов молекул. Молекулы жидкости или газа, двигаясь беспорядочно, сталкиваются с взвешенной частицей и приводят её также в беспорядочное движение. Чем меньше размеры взвешенной частицы, тем лучше наблюдается броуновское движение. Если частица крупная, то о неё будут ударяться большое количество молекул, и равнодействующая сила всех ударов будет стремиться к нулю, да и масса даже будет затруднять броуновское движение. Впервые такое движение обнаружил английский ботаник Броун в 1827 году. Молекулы, находясь в движении, взаимодействуют друг с другом. Природа молекулярных сил электрическая. Молекулы в одно и тоже время притягиваются и отталкиваются друг от друга. Молекулярные силы проявляют себя лишь в том случае, когда молекулы близко находятся друг от друга. О наличии молекулярных сил говорят такие факты, как слипание, склейка, сварка, сохранение объема твердыми и жидкими веществами. Таким образом, вещества состоят из движущихся взаимодействующих молекул. Теория, объясняющая свойства тел на основе движения и взаимодействия молекул, называется молекулярно-кинетической теорией. Большую роль в развитии этой теории сыграл М.В.Ломоносов.