Menurut teori kinetik molekul (MKT), semua bahan terdiri daripada zarah-zarah kecil - molekul. Molekul berada dalam gerakan berterusan dan berinteraksi antara satu sama lain.

MCT dibenarkan oleh banyak eksperimen dan sejumlah besar fenomena fizikal. Mari kita pertimbangkan tiga peruntukan utamanya.

Semua bahan terdiri daripada zarah

1) Semua bahan terdiri daripada zarah-zarah kecil: molekul, atom, ion, dsb., dipisahkan oleh ruang.

Molekul- zarah terkecil yang stabil bagi bahan yang mengekalkan sifat kimia asasnya.

Molekul yang membentuk bahan ini adalah sama; bahan yang berbeza terdiri daripada molekul yang berbeza. Terdapat sejumlah besar molekul berbeza dalam alam semula jadi.

Molekul terdiri daripada zarah yang lebih kecil dipanggil atom.

Atom- zarah terkecil unsur kimia yang mengekalkan sifat kimianya.

Bilangan atom yang berbeza agak kecil dan sama dengan bilangan unsur kimia (116) dan isotopnya (kira-kira 1500).

Atom adalah entiti yang sangat kompleks, tetapi MKT klasik menggunakan model atom dalam bentuk pepejal, zarah sfera yang tidak boleh dibahagikan.

Kehadiran jurang antara molekul berikut, sebagai contoh, daripada eksperimen dengan anjakan pelbagai cecair: isipadu campuran sentiasa kurang daripada jumlah isipadu cecair campuran. Fenomena kebolehtelapan, kebolehmampatan dan keterlarutan bahan juga menunjukkan bahawa ia tidak berterusan, tetapi terdiri daripada zarah individu yang dipisahkan oleh ruang.

Menggunakan kaedah penyelidikan moden (mikroskop elektron dan probe), adalah mungkin untuk mendapatkan imej molekul.

*Hukum nisbah berbilang

Kewujudan molekul disahkan dengan cemerlang oleh undang-undang nisbah berbilang. Ia berbunyi: "apabila sebatian (bahan) yang berbeza terbentuk daripada dua unsur, jisim salah satu unsur dalam sebatian yang berbeza dikaitkan sebagai integer, iaitu mereka berada dalam pelbagai nisbah." Sebagai contoh, nitrogen dan oksigen memberikan lima sebatian: N 2 O, N 2 O 2, N 2 O 3, N 2 O 4, N 2 O 5. Di dalamnya, oksigen bergabung dengan jumlah nitrogen yang sama dalam kuantiti yang berbilang nisbah 1:2:3:4:5. Hukum nisbah berbilang mudah untuk dijelaskan. Setiap bahan terdiri daripada molekul yang sama dengan komposisi atom yang sepadan. Oleh kerana semua molekul bahan tertentu adalah sama, nisbah kuantiti berat unsur ringkas yang membentuk seluruh badan adalah sama seperti dalam molekul individu, dan, oleh itu, adalah gandaan berat atom, yang disahkan dengan pengalaman.

Jisim molekul

Tentukan jisim molekul dengan cara biasa, i.e. menimbang, sudah tentu, adalah mustahil. Dia terlalu muda untuk itu. Pada masa ini, terdapat banyak kaedah untuk menentukan jisim molekul, khususnya, jisim ditentukan menggunakan spektrograf jisim. m 0 daripada semua atom jadual berkala.

Jadi, untuk isotop karbon \(~^(12)_6C\) m 0 = 1.995·10 -26 kg. Oleh kerana jisim atom dan molekul sangat kecil, pengiraan biasanya tidak menggunakan nilai jisim mutlak, tetapi relatif, yang diperoleh dengan membandingkan jisim atom dan molekul dengan unit jisim atom, yang dipilih sebagai \(~\dfrac(1)( 12)\) bahagian jisim atom isotop karbon \(~^(12)_6C\):

1 amu = 1/12 m 0C = 1.660·10 -27 kg.

Molekul relatif(atau atom) jisim M r ialah kuantiti yang menunjukkan berapa kali jisim molekul (atau atom) lebih besar daripada unit jisim atom:

\(~M_r = \dfrac(m_0)(\dfrac(1)(12) \cdot m_(0C)) . \qquad (1)\)

Jisim molekul relatif (atom) ialah kuantiti tanpa dimensi.

Jisim atom relatif semua unsur kimia ditunjukkan dalam jadual berkala. Jadi, untuk hidrogen ialah 1.008, untuk helium ialah 4.0026. Semasa membuat pengiraan, jisim atom relatif dibundarkan kepada nombor bulat terdekat. Sebagai contoh, hidrogen mempunyai sehingga 1, helium mempunyai sehingga 4.

Jisim molekul relatif bahan tertentu adalah sama dengan jumlah jisim atom relatif unsur-unsur yang membentuk molekul bahan yang diberikan.. Ia dikira menggunakan jadual berkala dan formula kimia bahan tersebut.

Ya, untuk air H2O berat molekul relatif ialah M r = 1 2 + 16 = 18.

Jumlah bahan. Pemalar Avogadro

Jumlah jirim yang terkandung dalam badan ditentukan oleh bilangan molekul (atau atom) dalam badan itu. Oleh kerana bilangan molekul dalam jasad makroskopik adalah sangat besar, untuk menentukan jumlah bahan dalam badan, bilangan molekul di dalamnya dibandingkan dengan bilangan atom dalam 0.012 kg isotop karbon \(~^(12)_6C \).

Kuantiti bahan ν - nilai yang sama dengan nisbah bilangan molekul (atom) N dalam badan tertentu kepada bilangan atom N A dalam 0.012 kg isotop karbon \(~^(12)_6C\):

\(~\nu = \dfrac(N)(N_A) . \qquad (2)\)

Unit SI bagi kuantiti bahan ialah mol. 1 tahi lalat- jumlah bahan yang mengandungi bilangan unsur struktur yang sama (atom, molekul, ion) kerana terdapat atom dalam 0.012 kg isotop karbon \(~^(12)_6C\).

Bilangan zarah dalam satu mol bahan dipanggil pemalar Avogadro.

\(~N_A = \dfrac(0.012)(m_(0C))= \dfrac(0.012)(1.995 \cdot 10^(-26))\) = 6.02·10 23 mol -1. (3)

Oleh itu, 1 mol sebarang bahan mengandungi bilangan zarah yang sama - N A zarah. Sejak massa m 0 zarah adalah berbeza untuk bahan yang berbeza, maka jisimnya juga N A zarah adalah berbeza untuk bahan yang berbeza.

Jisim bahan yang diambil dalam jumlah 1 mol dipanggil jisim molar M:

\(~M = m_0 N_A . \qquad (4)\)

Unit SI bagi jisim molar ialah kilogram per mol (kg/mol).

Antara jisim molar Μ dan berat molekul relatif M r terdapat hubungan berikut:

\(~M = M_r \cdot 10^(-3) .\)

Oleh itu, jisim molekul karbon dioksida ialah 44, jisim molar ialah 44·10 -3 kg/mol.

Mengetahui jisim bahan dan jisim molarnya M, anda boleh mencari bilangan tahi lalat (jumlah bahan) dalam badan\[~\nu = \dfrac(m)(M)\].

Kemudian dari formula (2) bilangan zarah dalam badan

\(~N = \nu N_A = \dfrac(m)(M) N_A .\)

Mengetahui jisim molar dan pemalar Avogadro, anda boleh mengira jisim satu molekul:

\(~m_0 = \dfrac(M)(N_A) = \dfrac(m)(N) .\)

Saiz molekul

Saiz molekul adalah nilai relatif. Beginilah dia dinilai. Antara molekul, bersama-sama dengan daya tarikan, daya tolakan juga bertindak, jadi molekul hanya boleh mendekati satu sama lain pada jarak tertentu. d(Gamb. 1).

Jarak pendekatan maksimum antara pusat dua molekul dipanggil diameter berkesan molekul d(molekul diandaikan mempunyai bentuk sfera).

Saiz molekul bahan yang berbeza tidak sama, tetapi semuanya mengikut urutan 10 -10 m, i.e. sangat kecil.

Lihat juga

1. Kikoin A.K. Jisim dan kuantiti jirim, atau Kira-kira satu "kesilapan" Newton // Kuantum. - 1984. - No 10. - P. 26-27
2. Kikoin A.K. Cara mudah untuk menentukan saiz molekul // Kuantum. - 1983. - No 9. - P.29-30

Molekul bergerak secara rawak

2) Molekul berada dalam gerakan rawak (terma) berterusan.

Jenis gerakan terma (terjemahan, getaran, putaran) molekul bergantung pada sifat interaksinya dan berubah apabila bahan beralih dari satu keadaan pengagregatan ke keadaan yang lain. Keamatan pergerakan haba juga bergantung pada suhu badan.

Mari kita berikan beberapa bukti pergerakan rawak (huru-hara) molekul: a) keinginan gas untuk menduduki keseluruhan isipadu yang disediakan kepadanya; b) penyebaran; c) Gerakan Brown.

Penyebaran

Penyebaran- penembusan bersama secara spontan bagi molekul bahan yang bersentuhan, yang membawa kepada penyamaan kepekatan bahan sepanjang keseluruhan isipadu. Semasa resapan, molekul-molekul jasad yang bersempadan antara satu sama lain, sedang dalam gerakan berterusan, menembusi ke dalam ruang antara molekul antara satu sama lain dan diedarkan di antara mereka.

Resapan menunjukkan dirinya dalam semua badan - gas, cecair, pepejal, tetapi pada tahap yang berbeza-beza.

Resapan dalam gas boleh dikesan jika, sebagai contoh, sebuah kapal dengan gas berbau dibuka di dalam bilik. Selepas beberapa lama, gas akan merebak ke seluruh bilik.

Resapan dalam cecair berlaku lebih perlahan daripada gas. Sebagai contoh, jika anda mula-mula menuangkan lapisan larutan tembaga sulfat ke dalam gelas, dan kemudian tambahkan lapisan air dengan berhati-hati dan biarkan kaca di dalam bilik dengan suhu malar, kemudian selepas beberapa ketika sempadan tajam antara larutan tembaga sulfat dan air akan hilang, dan selepas beberapa hari cecair akan bercampur.

Resapan dalam pepejal berlaku lebih perlahan daripada dalam cecair (dari beberapa jam hingga beberapa tahun). Ia hanya boleh diperhatikan dalam badan yang digilap dengan baik, apabila jarak antara permukaan badan yang digilap adalah dekat dengan jarak antara molekul (10 -8 cm). Dalam kes ini, kadar resapan meningkat dengan peningkatan suhu dan tekanan.

Penyebaran memainkan peranan besar dalam alam semula jadi dan teknologi. Secara semula jadi, terima kasih kepada penyebaran, sebagai contoh, tumbuhan dipelihara dari tanah. Tubuh manusia dan haiwan menyerap nutrien melalui dinding saluran pencernaan. Dalam teknologi, menggunakan penyebaran, sebagai contoh, lapisan permukaan produk logam tepu dengan karbon (penyimenan), dsb.

• Satu jenis resapan ialah osmosis- penembusan cecair dan larutan melalui partition separa telap berliang.

Gerakan Brownian

Gerakan Brown ditemui pada tahun 1827 oleh ahli botani Inggeris R. Brown, justifikasi teori dari sudut pandangan MKT diberikan pada tahun 1905 oleh A. Einstein dan M. Smoluchowski.

Gerakan Brownian- ini ialah pergerakan rawak zarah pepejal kecil "tergantung" dalam cecair (gas).

Zarah "tergantung" ialah zarah yang ketumpatan bahannya setanding dengan ketumpatan medium di mana ia berada. Zarah-zarah sedemikian berada dalam keseimbangan, dan pengaruh luaran yang sedikit ke atasnya membawa kepada pergerakannya.

Pergerakan Brown dicirikan oleh yang berikut:

Penyebab gerakan Brown ialah:

1. pergerakan kacau terma molekul medium di mana zarah Brown terletak;
2. ketiadaan pampasan lengkap untuk kesan molekul medium pada zarah ini dari sisi yang berbeza, kerana pergerakan molekul adalah rawak.

Apabila molekul cecair bergerak berlanggar dengan mana-mana zarah pepejal, mereka memindahkan sejumlah gerakan kepada mereka. Secara kebetulan, bilangan molekul yang ketara lebih besar akan mengenai zarah pada satu sisi daripada yang lain, dan zarah akan mula bergerak.

• Jika zarah itu cukup besar, maka bilangan molekul yang menyerangnya dari semua sisi adalah sangat besar, impaknya dikompensasikan pada bila-bila masa, dan zarah sedemikian boleh dikatakan tidak bergerak.

Lihat juga

1. Bronstein M.P. Bagaimana atom ditimbang // Kuantum. - 1970. - No. 2. - P. 26-35

Zarah berinteraksi

3) Zarah dalam bahan disambungkan antara satu sama lain melalui daya interaksi molekul - tarikan dan tolakan.

Antara molekul bahan, daya tarikan dan daya tolakan bertindak serentak. Daya ini sebahagian besarnya bergantung pada jarak antara molekul. Menurut kajian eksperimen dan teori, daya interaksi antara molekul adalah berkadar songsang n- darjah jarak antara molekul:

\(~F_r \sim \pm \dfrac(1)(r^n),\)

di mana untuk daya tarikan n= 7, dan untuk daya tolakan n= 9 ÷ 15. Oleh itu, daya tolakan berubah lebih apabila jarak berubah.

Kedua-dua daya tarikan dan tolakan wujud antara molekul. Terdapat sedikit jarak r 0 antara molekul, di mana daya tolakan adalah sama magnitud dengan daya tarikan. Jarak ini sepadan dengan kedudukan keseimbangan molekul yang stabil.

Apabila jarak semakin meningkat r antara molekul, kedua-dua daya tarikan dan daya tolakan berkurangan, dan daya tolakan menurun lebih cepat dan menjadi kurang daripada daya tarikan. Daya paduan (tarikan dan tolakan) cenderung untuk membawa molekul lebih dekat kepada keadaan asalnya. Tetapi, bermula dari jarak yang agak jauh r m, interaksi molekul menjadi sangat kecil sehingga boleh diabaikan. Jarak terpanjang r m di mana molekul masih berinteraksi dipanggil jejari tindakan molekul (r m ~ 1.57·10 -9 m).

Apabila jarak semakin berkurangan r antara molekul, kedua-dua daya tarikan dan daya tolakan meningkat, dan daya tolakan meningkat lebih cepat dan menjadi lebih besar daripada daya tarikan. Daya paduan kini cenderung untuk menolak molekul dari satu sama lain.

Bukti interaksi daya molekul:

a) ubah bentuk badan di bawah pengaruh daya;

b) pemeliharaan bentuk oleh badan pepejal (daya menarik);

c) kehadiran jurang antara molekul (daya tolakan).

*Graf unjuran daya interaksi

Interaksi dua molekul boleh diterangkan menggunakan graf unjuran paduan F r daya tarikan dan tolakan molekul dari satu jarak r antara pusat mereka. Mari kita arahkan paksi r daripada molekul 2 , pusatnya bertepatan dengan asal koordinat, dengan jarak darinya r 1 ke pusat molekul 2 (Rajah 3, a).

Perbezaan dalam struktur gas, cecair dan pepejal

Dalam keadaan pengagregatan bahan yang berbeza, jarak antara molekulnya adalah berbeza. Oleh itu perbezaan dalam interaksi daya molekul dan perbezaan ketara dalam sifat pergerakan molekul gas, cecair dan pepejal.

DALAM gas jarak antara molekul adalah beberapa kali lebih besar daripada dimensi molekul itu sendiri. Akibatnya, daya interaksi antara molekul gas adalah kecil dan tenaga kinetik pergerakan haba molekul jauh melebihi tenaga potensi interaksi mereka. Setiap molekul bergerak bebas daripada molekul lain pada kelajuan yang sangat besar (ratusan meter sesaat), menukar arah dan kelajuan apabila berlanggar dengan molekul lain. Panjang laluan percuma λ molekul gas bergantung kepada tekanan dan suhu gas. Dalam keadaan biasa λ ~ 10 -7 m.

DALAM pepejal daya interaksi antara molekul adalah sangat besar sehingga tenaga kinetik pergerakan molekul adalah jauh lebih rendah daripada tenaga potensi interaksi mereka. Molekul melakukan getaran berterusan dengan amplitud kecil di sekeliling kedudukan keseimbangan malar tertentu - nod kekisi kristal.

Masa di mana zarah berayun di sekitar satu kedudukan keseimbangan ialah masa "hidup menetap" zarah- dalam pepejal adalah sangat tinggi. Oleh itu, pepejal mengekalkan bentuknya dan ia tidak mengalir dalam keadaan normal. Masa "hidup menetap" molekul bergantung pada suhu. Berhampiran takat lebur ia adalah kira-kira 10 –1 – 10 –3 s, pada suhu yang lebih rendah ia boleh menjadi jam, hari, bulan.

DALAM cecair jarak antara molekul jauh lebih kecil daripada dalam gas, dan lebih kurang sama seperti dalam pepejal. Oleh itu, daya interaksi antara molekul adalah besar. Molekul cecair, seperti molekul pepejal, bergetar di sekeliling kedudukan keseimbangan tertentu. Tetapi tenaga kinetik pergerakan zarah adalah sepadan dengan tenaga potensi interaksi mereka, dan molekul lebih kerap bergerak ke kedudukan keseimbangan baru (masa "hidup menetap" ialah 10-10-10-12 s). Ini menerangkan kecairan cecair.

Lihat juga

1. Kikoin A.K. Mengenai keadaan agregat jirim // Kuantum. - 1984. - No 9. - P. 20-21

kesusasteraan

Aksenovich L. A. Fizik di sekolah menengah: Teori. Tugasan. Ujian: Buku teks. faedah untuk institusi yang menyediakan pendidikan am. persekitaran, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 119-126.

Kadang-kadang di bawah A.V. memahami tekanan separa wap air. Dalam kes ini, ia diukur dalam pascal (Pa).

SUHU MUTLAK- suhu diukur pada skala termodinamik mutlak, bebas daripada sifat bahan termometrik. Dikira daripada sifar mutlak. Unit A.t. dalam SI Kelvin (K).

SIFAR MUTLAK- permulaan suhu mutlak; ialah 273.16 K di bawah suhu titik tiga air, yang mana nilai yang diterima ialah 0.01 o C. Pada A.n. gerakan translasi dan putaran atom dan molekul berhenti, tetapi mereka tidak diam, tetapi dalam keadaan getaran "sifar". Daripada undang-undang termodinamik ia mengikuti bahawa A.N. boleh dikatakan tidak dapat dicapai.

UNDANG-UNDANG AVOGADRO- salah satu undang-undang asas gas ideal: isipadu yang sama bagi gas yang berbeza pada suhu dan tekanan yang sama mengandungi bilangan molekul yang sama. Dibuka pada tahun 1811 di Itali. ahli fizik A. Avogadro (1776-1856).

AVOGADRO MAHAL(nombor) - bilangan zarah per unit jumlah bahan (1 mol): N A =6.022. 10 23 mol -1 .

NEGERI JIRIM- keadaan bahan yang sama yang berbeza dalam sifat pergerakan haba zarah. Biasanya terdapat 3 A.S.V.: gas, cecair dan pepejal; kadangkala ini termasuk keadaan plasma. Bahan dalam mana-mana A.S. wujud di bawah keadaan luaran tertentu (suhu, tekanan), perubahan yang membawa kepada peralihan dari satu A.S. kepada yang lain.

PROSES ADIABATIC (ADIABATIC).– model proses termodinamik di mana tiada pertukaran haba antara sistem yang sedang dipertimbangkan dan persekitaran. Proses termodinamik sebenar boleh dianggap sebagai A. jika ia berlaku sama ada dalam cangkerang penebat haba atau begitu cepat sehingga pertukaran haba tidak sempat berlaku.

Garis yang mewakili keseimbangan pada mana-mana rajah termodinamik adiabatik proses. Persamaan a. untuk gas ideal mempunyai bentuk - eksponen adiabatik, dan dengan p Dan dengan v kapasiti haba pada tekanan dan isipadu malar, masing-masing.

NEGERI AMORFOUS- keadaan pepejal yang tiada susunan molekul. Oleh itu a. bahan itu adalah isotropik, i.e. mempunyai sifat fizikal yang sama dalam semua arah, dan tidak mempunyai takat lebur tertentu.

ANEROID- barometer aneroid, peranti untuk mengukur tekanan atmosfera, bahagian penerimanya ialah kotak logam, di dalamnya vakum yang kuat dicipta. Apabila menukar atm. tekanan mengubah ubah bentuk kotak, yang, dengan bantuan spring yang berkaitan dan sistem tuas, menyebabkan penunjuk berputar.

ANISOTROPI- pergantungan sifat fizikal bahan pada arah (berbanding dengan isotropi). Ia dikaitkan dengan struktur tertib dalaman media dan ditemui dalam fenomena keanjalan, haba dan kekonduksian elektrik, dan perambatan bunyi dan cahaya dalam pepejal. Ia juga boleh wujud dalam ruang fizikal dengan kehadiran medan elektromagnet, graviti dan lain-lain.

TEKANAN ATMOSFERA- tekanan yang dikenakan oleh atmosfera Bumi ke atas semua objek di dalamnya. Ia ditentukan oleh berat lajur udara di atasnya dan merupakan kuantiti terpenting yang menggambarkan keadaan atmosfera bumi. Unit A.d. dalam SI - Pa, mm Hg. Tekanan darah normal bersamaan dengan 760 mm Hg. atau 1013 hPa.

BAROMETER- alat untuk mengukur tekanan atmosfera. Yang paling biasa ialah pendakap ubah bentuk, yang, sebagai contoh, termasuk gelang - aneroid(1844, L. Vidi). Dalam B. sedemikian, apabila tekanan atmosfera berubah, membran yang menutupi kotak dari mana udara dipam membengkok, dan anak panah yang disambungkan ke membran melalui sistem tuas terpesong. Tindakan cecair B. (sebagai contoh, merkuri B. E. Torricelli, 1644) adalah berdasarkan mengimbangi tekanan atmosfera dengan berat lajur cecair.

PESANAN JALAN PENDEK- susunan tersusun atom atau molekul dalam jarak yang hampir dengan interatomik; ciri bahan amorf dan beberapa cecair. (Rabu).

UNDANG-UNDANG BOYLE-MARIOTTE- salah satu undang-undang gas ideal: untuk jisim gas tertentu pada suhu malar, hasil darab tekanan dan isipadu ialah nilai malar. Formula: pV=const. Menerangkan proses isoterma.

Salah satu pemalar fizikal asas, sama dengan nisbah universal pemalar gas R hingga N A .B.p. .Termasuk dalam beberapa hubungan terpenting fizik statistik: menghubungkan rujuk. tenaga kinetik zarah dan suhu, entropi sistem fizik dan kebarangkalian termodinamiknya.

GERAKAN BROWNIAN- pergerakan rawak zarah makroskopik kecil terampai dalam cecair atau gas, berlaku di bawah pengaruh pergerakan terma molekul. Pengesahan visual teori kinetik molekul. Ditemui oleh R. Brown pada tahun 1827. Diterangkan oleh A. Einstein dan M. Smoluchowski pada tahun 1905. Teori ini telah diuji dalam eksperimen oleh J. Perrin pada tahun 1906-11.

VACUUM- keadaan gas yang tertutup di dalam kapal yang mempunyai tekanan yang jauh lebih rendah daripada atmosfera. Bergantung pada hubungan antara laluan bebas atom atau molekul dan saiz linear kapal, vakum ultra-tinggi, tinggi, sederhana dan rendah dibezakan.

KELEMBAPAN UDARA– fenomena kehadiran wap air di udara. Diterangkan dengan kuantiti fizik mutlak Dan relatif DALAM . , yang diukur higrometer.

TENAGA DALAMAN- tenaga badan, hanya bergantung pada keadaan dalamannya; terdiri daripada tenaga pergerakan rawak (terma) atom, molekul atau zarah lain dan tenaga pergerakan dan interaksi intra-atom dan antara molekul. (Cm. hukum pertama termodinamik). Dalam MCT, tenaga zarah intra-atom dan interaksinya tidak diambil kira.

UNDANG-UNDANG TERMODINAMIK KEDUA- salah satu undang-undang asas termodinamik, mengikut mana proses berkala adalah mustahil, satu-satunya hasilnya adalah prestasi kerja yang setara dengan jumlah haba yang diterima daripada pemanas. Satu lagi formulasi: satu proses adalah mustahil, satu-satunya hasil daripadanya ialah pemindahan tenaga dalam bentuk haba dari badan yang kurang panas kepada yang lebih panas. V.Z.T. menyatakan keinginan sistem yang terdiri daripada sejumlah besar zarah yang bergerak secara huru-hara untuk beralih secara spontan daripada keadaan kurang berkemungkinan kepada keadaan lebih berkemungkinan. Cara lain untuk merumuskan V.Z.T: adalah mustahil untuk mencipta mesin gerakan kekal jenis kedua.

GAS CONSTANT UNIVERSAL(R) ialah salah satu pemalar fizik utama yang termasuk dalam persamaan keadaan (Cm.). R=(8.31441±0.00026) J/(mol K). Makna fizikal: kerja pengembangan satu mol gas ideal dalam proses isobarik dengan peningkatan suhu sebanyak 1 K.

TERMOMETER GAS- peranti untuk mengukur suhu, tindakannya berdasarkan pergantungan tekanan atau isipadu gas pada suhu.

- salah satu undang-undang gas ideal: untuk jisim tertentu gas tertentu pada tekanan malar, nisbah isipadu kepada suhu mutlak ialah nilai malar: (atau: isipadu berkadar terus dengan suhu mutlak: , dengan α ialah pekali suhu tekanan). Menghuraikan isobarik proses.

HIGROMETER– alat pengukur mutlak atau kelembapan udara relatif. Gim dibahagikan kepada tolok berat (untuk menentukan kelembapan mutlak), tolok pemeluwapan (untuk menentukan takat embun), tolok rambut (kelembapan relatif), dan psikrometrik atau psychrometer (kelembapan relatif).

IJAZAH CELSIUS ialah unit suhu bukan sistemik pada Skala Suhu Praktikal Antarabangsa, di mana suhu titik tiga air ialah 0.01 darjah Celsius, dan takat didih pada tekanan atmosfera biasa ialah 100 darjah Celsius.

TEMPAHAN PANJANG– susunan tertib zarah (atom atau molekul) di seluruh isipadu badan; ciri-ciri bahan kristal. Rabu. tutup pesanan.

UNDANG-UNDANG DALTON– salah satu undang-undang asas bagi gas ideal: tekanan campuran gas tidak berinteraksi secara kimia adalah sama dengan jumlah tekanan separa gas-gas ini.

KECACATAN DALAM KRISTAL– ketidaksempurnaan struktur kristal, pelanggaran susunan berkala yang ketat zarah (atom, molekul, ion) dalam nod kekisi kristal. Ini termasuk kekosongan (kecacatan titik), kehelan (kecacatan linear), kecacatan volumetrik: retak, liang, rongga, dsb. Mereka mempunyai kesan yang ketara terhadap sifat fizikal kristal.

DISLOKASI- kecacatan linear kekisi kristal, melanggar selang seli yang betul bagi satah atom. Dalam dua dimensi mereka mempunyai dimensi mengikut susunan saiz atom, dan dalam yang ketiga mereka boleh melalui seluruh kristal.

DISSOSIASI– proses penguraian molekul kepada bahagian yang lebih ringkas - atom, kumpulan atom atau ion. Ia boleh berlaku dengan peningkatan suhu (terma D.), dalam larutan elektrolit (elektrolitik D.) dan di bawah pengaruh cahaya (fotokimia D.).

KRISTAL CECAIR- keadaan jirim di mana sifat struktur ditemui yang merupakan perantaraan antara pepejal kristal Dan cecair. Mereka terbentuk dalam bahan dengan molekul memanjang, orientasi bersama yang menentukan anisotropi sifat fizikal mereka. Ia digunakan dalam teknologi, biologi dan perubatan.

TERMOMETER CECAIR– alat pengukur suhu, tindakannya adalah berdasarkan pengembangan haba cecair. Zh.t. bergantung pada kawasan suhu, ia dipenuhi dengan merkuri, etil alkohol dan cecair lain.

CECAIR– salah satu daripada keadaan pengagregatan bahan perantara antara pepejal dan gas. J., seperti pepejal, mempunyai kebolehmampatan yang rendah, ketumpatan tinggi dan pada masa yang sama. suka gas, dicirikan oleh kebolehubahan bentuk (mudah mengalir). Molekul cecair, seperti zarah pepejal, mengalami getaran haba, tetapi kedudukan keseimbangannya berubah dari semasa ke semasa, yang memastikan kecairan cecair.

GAS IDEAL– model mental gas di mana daya interaksi antara zarah dan saiz zarah ini boleh diabaikan. Itu. zarah diambil sebagai titik material, dan semua interaksi dikurangkan kepada kesan keanjalan mutlaknya. Gas jarang pada suhu jauh daripada suhu pemeluwapan adalah hampir sifatnya kepada i.g. Persamaan keadaan ialah Clapeyron - Persamaan Mendeleev.

ISOBAR– garis tekanan malar, menggambarkan keseimbangan pada rajah keadaan proses isobarik.

PROSES ISOBAR(isobarik) – model mental bagi proses termodinamik yang berlaku pada tekanan malar. Untuk gas ideal ia diterangkan oleh undang-undang Gay-Lussac.

ISOPROSES– proses fizikal yang berlaku pada ketekalan mana-mana parameter yang menerangkan keadaan sistem (lihat. proses isobarik, isoterma, isochorik).

ISOTHERM– garis suhu malar, menggambarkan keadaan keseimbangan pada rajah keadaan proses isoterma.

PROSES ISOTHERMAL– model proses termodinamik yang berlaku pada suhu malar. Sebagai contoh, pendidihan cecair homogen secara kimia, peleburan kristal homogen secara kimia pada tekanan luaran yang tetap. Untuk gas ideal ia diterangkan Undang-undang Boyle-Marriott. Rabu. proses isobarik, isochorik, adiabatik.

ISOTROPY, isotropi - sifat fizikal yang sama dalam semua arah. Ia dikaitkan dengan kekurangan struktur dalaman media yang teratur dan wujud dalam gas, cecair (kecuali kristal cecair) dan jasad amorf. Rabu. anisotropi.

ISOCHORA- garis isipadu malar yang menggambarkan proses isokhorik keseimbangan pada rajah fasa.

PROSES ISOCHORIC, proses isochorik ialah proses termodinamik yang berlaku pada isipadu tetap sistem. Untuk gas ideal ia diterangkan undang-undang Charles.

PENYEJATAN– proses pengewapan daripada permukaan bebas cecair pada suhu di bawah takat didih. Pengairan dari permukaan pepejal dipanggil sublimasi. (Rabu. mendidih, mengukus).

KALORIMETER- peranti untuk menentukan pelbagai kuantiti kalorimetrik: kapasiti haba, haba pembakaran, haba pengewapan dll.

KAPILARI– kapal sempit dengan saiz keratan rentas ciri kurang daripada 1 mm.

FENOMENA KAPILARI- fenomena yang disebabkan oleh pengaruh daya interaksi antara molekul pada keseimbangan dan pergerakan permukaan bebas cecair, antara muka antara cecair tidak bercampur dan sempadan cecair dengan pepejal. Contohnya, kenaikan atau penurunan cecair dalam tiub sangat nipis () dan dalam media berliang.

KITARAN CARNO– model mental proses bulat boleh balik yang terdiri daripada dua isoterma dan dua adiabatik proses. Semasa pengembangan isoterma (suhu pemanas Tn) bendalir kerja (gas ideal) diberi jumlah haba Q n, dan dengan mampatan isoterma (suhu peti sejuk T x) - jumlah haba dikeluarkan Qx. Kecekapan K.c. tidak bergantung pada sifat bendalir kerja dan sama dengan .

MENDIDIH- proses pengewapan sengit bukan sahaja dari permukaan bebas cecair, tetapi di seluruh isipadunya di dalam gelembung wap yang terhasil. K. suhu bergantung kepada sifat cecair dan tekanan luaran dan berada di antara titik tiga dan suhu kritikal (lihat keadaan kritikal).

PERSAMAAN MAYER- hubungan mewujudkan hubungan antara kapasiti haba molar gas ideal pada tekanan malar dengan p dan pada isipadu tetap dengan V : dengan P = dengan V + R . di mana R - .

AGIHAN MAXWELL- hukum taburan halaju molekul gas ideal dalam keadaan keseimbangan termodinamik.

TOlok TEKANAN- alat pengukur tekanan cecair dan gas. Terdapat M. untuk mengukur tekanan mutlak, diukur dari sifar, dan M. untuk mengukur tekanan berlebihan (perbezaan antara tekanan mutlak dan atmosfera). Terdapat cecair, omboh, ubah bentuk, dan pam spring bergantung pada prinsip operasi.

MENISKUS- permukaan melengkung cecair dalam tiub sempit (kapilari) atau di antara dinding pepejal yang jaraknya rapat (lihat).

– kuantiti fizikal yang tetap untuk bahan tertentu, yang merupakan pekali perkadaran antara tegasan mekanikal dan pemanjangan relatif dalam undang-undang Hooke: . M.Yu. E sama dengan tegasan mekanikal yang timbul dalam jasad yang cacat apabila panjangnya bertambah sebanyak 2 kali ganda. Unit ukuran SI ialah pascal.

MOLEKUL- zarah terkecil yang stabil bagi sesuatu bahan, mempunyai semua sifat kimia dan terdiri daripada atom yang sama (bahan ringkas) atau berbeza (bahan kompleks) yang disatukan oleh ikatan kimia. Rabu. atom.

BERAT MOLEKUL ialah jisim molekul, dinyatakan dalam unit jisim atom. Rabu. jisim molar.

FIZIK MOLEKUL- satu cabang fizik yang mengkaji sifat fizikal jasad, ciri keadaan agregat jirim dan proses peralihan fasa bergantung kepada struktur molekul jasad, daya interaksi antara molekul dan sifat pergerakan haba zarah (atom , ion, molekul). Cm. fizik statistik, termodinamik.

JISIM MOLAR- jisim satu mol bahan; kuantiti skalar sama dengan nisbah jisim badan kepada jumlah bahan (bilangan mol) yang terkandung di dalamnya. Dalam SI m.m. sama dengan berat molekul bahan didarab dengan 10 -3 dan diukur dalam kilogram per mol (kg/mol).

KRISTAL TUNGGAL- bujang kristal dengan satu kekisi kristal. Ia terbentuk di bawah keadaan semula jadi atau ditanam secara buatan daripada leburan, larutan, wap atau fasa pepejal. Rabu. polihablur.

STIM TEPU- wap dalam keseimbangan dinamik dengan fasa cecair atau pepejal. Keseimbangan dinamik difahami sebagai keadaan di mana purata bilangan molekul yang meninggalkan cecair (pepejal) adalah sama dengan purata bilangan molekul wap yang kembali kepada cecair (pepejal) pada masa yang sama.

PROSES TIDAK DAPAT DITERBALIKKAN- satu proses yang boleh berlaku secara spontan dalam satu arah sahaja. Semua proses sebenar ialah n.p. dan dalam sistem tertutup disertai dengan peningkatan entropi. Cm. , .

KEADAAN BIASA- keadaan fizikal standard ditentukan oleh tekanan P=101325 Pa (760 mmHg) dan suhu mutlak T=273.15 K.

PROSES BOLEH TERBALIK– model proses yang mana proses terbalik adalah mungkin, mengulangi secara berurutan semua keadaan perantaraan proses yang sedang dipertimbangkan. Boleh diterbalikkan sahaja proses keseimbangan. Contoh - . Rabu. .

KELEMBAPAN RELATIF– kuantiti fizik yang sama dengan nisbah ketumpatan (keanjalan) wap air yang terkandung dalam udara kepada ketumpatan (keanjalan) wap tepu pada suhu yang sama. Dinyatakan sebagai peratusan. Rabu. kelembapan mutlak.

STIM- bahan dalam keadaan gas dalam keadaan di mana, melalui pemampatan, adalah mungkin untuk mencapai keseimbangan dengan bahan yang sama dalam keadaan cecair atau pepejal, i.e. pada suhu dan tekanan di bawah kritikal (lihat. keadaan kritikal). Pada tekanan rendah dan suhu tinggi, sifat stim mendekati sifat stim gas ideal.

PARAMETER STATUS, parameter termodinamik ialah kuantiti fizik yang berfungsi dalam termodinamik untuk menerangkan keadaan sistem. Cth. tekanan, suhu, tenaga dalaman, entropi, dsb. P.S. adalah saling berkaitan, oleh itu keadaan keseimbangan sistem boleh ditentukan dengan jelas oleh bilangan parameter yang terhad (lihat. persamaan keadaan).

PENGELUARAN STIM– proses peralihan bahan daripada keadaan cecair atau pepejal kepada keadaan gas. Ia berterusan dalam jumlah tertutup sehingga ia terbentuk wap tepu. Terdapat dua jenis P.: penyejatan Dan mendidih.

TEKANAN SEPARA- tekanan gas yang termasuk dalam campuran gas, yang akan dikenakan jika ia menduduki keseluruhan isipadu campuran dan berada pada suhu campuran. Cm. .

UNDANG-UNDANG PASCAL- undang-undang asas hidrostatik: tekanan yang dihasilkan oleh daya luar pada permukaan cecair atau gas dihantar secara sama rata ke semua arah.

UNDANG-UNDANG PERTAMA TERMODINAMIK- salah satu undang-undang asas termodinamik, yang merupakan undang-undang pemuliharaan tenaga untuk sistem termodinamik: jumlah haba Q, disampaikan kepada sistem, dibelanjakan untuk menukar tenaga dalaman sistem ΔU dan prestasi kerja oleh sistem A syst menentang kuasa luar. Formula: Q=ΔU+A sistem. Mengenai penggunaan P.z.t. berdasarkan operasi enjin haba. Ia boleh dirumus secara berbeza: perubahan dalam tenaga dalaman sistem ΔU sama dengan jumlah jumlah haba yang dipindahkan ke sistem Q dan kerja kuasa luar pada sistem A ext. Formula: ΔU=Q+A luaran. Dalam formula di atas A ext. = - Satu sistem.

MENCAIR– proses peralihan bahan daripada keadaan hablur kepada cecair. Berlaku dengan penyerapan sejumlah haba pada suhu lebur, bergantung kepada sifat bahan dan tekanan. Cm. haba pelakuran.

PLASMA- gas terion di mana kepekatan cas positif dan negatif adalah hampir sama. Terbentuk apabila nyahcas elektrik dalam gas, apabila gas dipanaskan pada suhu yang mencukupi untuk pengionan haba. Sebahagian besar jirim di Alam Semesta berada dalam keadaan plasma: bintang, nebula galaksi dan medium antara bintang.

PLASTIK- sifat pepejal di bawah pengaruh daya luar untuk mengubah bentuk dan saiznya tanpa runtuh dan mengekalkan sisa (plastik) ubah bentuk. Bergantung kepada jenis cecair dan suhu. Boleh diubah oleh surfaktan (cth sabun).

KETEGANGAN MUKA- fenomena yang dinyatakan dalam kecenderungan cecair untuk mengurangkan luas permukaannya. Ia disebabkan oleh interaksi antara molekul dan disebabkan oleh pembentukan lapisan permukaan molekul yang tenaganya lebih besar daripada tenaga molekul di dalam cecair tertentu pada suhu yang sama.

Kandungan artikel

TEORI KINETIK MOLEKUL– satu cabang fizik molekul yang mengkaji sifat jirim berdasarkan idea tentang struktur molekulnya dan hukum interaksi tertentu antara atom (molekul) yang membentuk bahan itu. Adalah dipercayai bahawa zarah jirim berada dalam gerakan rawak yang berterusan dan pergerakan ini dianggap sebagai haba.

Sehingga abad ke-19 Asas yang sangat popular untuk doktrin haba ialah teori kalori atau bahan cecair yang mengalir dari satu badan ke badan yang lain. Pemanasan badan dijelaskan oleh peningkatan, dan penyejukan dengan penurunan kandungan kalori yang terkandung di dalamnya. Konsep atom untuk masa yang lama kelihatan tidak diperlukan untuk teori haba, tetapi ramai saintis walaupun kemudian secara intuitif menghubungkan haba dengan pergerakan molekul. Jadi, khususnya, fikir saintis Rusia M.V. Banyak masa berlalu sebelum teori kinetik molekul akhirnya menang dalam fikiran saintis dan menjadi harta penting fizik.

Banyak fenomena dalam gas, cecair dan pepejal menemui penjelasan yang mudah dan meyakinkan dalam kerangka teori kinetik molekul. Jadi tekanan, yang dikenakan oleh gas pada dinding kapal di mana ia tertutup, dianggap sebagai hasil jumlah banyak perlanggaran molekul yang bergerak pantas dengan dinding, akibatnya ia memindahkan momentumnya ke dinding. (Ingat bahawa perubahan dalam momentum per unit masa, mengikut undang-undang mekanik, membawa kepada kemunculan daya, dan daya per unit permukaan dinding ialah tekanan). Tenaga kinetik pergerakan zarah, dipuratakan atas bilangan besarnya, menentukan apa yang biasa dipanggil suhu bahan.

Asal-usul idea atomistik, i.e. Idea bahawa semua badan dalam alam semula jadi terdiri daripada zarah terkecil yang tidak boleh dibahagikan, atom, kembali kepada ahli falsafah Yunani kuno - Leucippus dan Democritus. Lebih daripada dua ribu tahun yang lalu, Democritus menulis: "... atom tidak terkira dalam saiz dan bilangan, tetapi mereka tergesa-gesa mengelilingi alam semesta, berputar dalam angin puyuh, dan dengan itu segala yang kompleks dilahirkan: api, air, udara, tanah." Sumbangan yang menentukan kepada pembangunan teori kinetik molekul telah dibuat pada separuh kedua abad ke-19. karya saintis yang luar biasa J.C. Maxwell dan L. Boltzmann, yang meletakkan asas untuk penerangan statistik (kebarangkalian) sifat-sifat bahan (terutamanya gas) yang terdiri daripada sejumlah besar molekul yang bergerak secara huru-hara. Pendekatan statistik telah digeneralisasikan (berkaitan dengan mana-mana keadaan jirim) pada awal abad ke-20. dalam karya saintis Amerika J. Gibbs, yang dianggap sebagai salah seorang pengasas mekanik statistik atau fizik statistik. Akhirnya, pada dekad pertama abad ke-20. ahli fizik menyedari bahawa kelakuan atom dan molekul mematuhi undang-undang bukan klasik, tetapi mekanik kuantum. Ini memberikan dorongan yang kuat kepada pembangunan fizik statistik dan memungkinkan untuk menggambarkan beberapa fenomena fizikal yang sebelum ini tidak dapat dijelaskan dalam rangka konsep biasa mekanik klasik.

Teori kinetik molekul gas.

Setiap molekul yang terbang ke arah dinding, apabila berlanggar dengannya, memindahkan momentumnya ke dinding. Oleh kerana kelajuan molekul semasa perlanggaran kenyal dengan dinding berbeza daripada nilai v kepada – v, magnitud nadi yang dihantar ialah 2 mv. Daya yang bertindak ke atas permukaan dinding D S dalam masa D t, ditentukan oleh magnitud jumlah momentum yang dihantar oleh semua molekul yang mencapai dinding dalam tempoh masa ini, i.e. F= 2mv n c D S/D t, di mana n c ditakrifkan oleh ungkapan (1). Untuk nilai tekanan hlm = F/D S dalam kes ini kita dapati: p = (1/3)nmv 2.

Untuk mendapatkan hasil akhir, anda boleh meninggalkan andaian kelajuan molekul yang sama dengan mengenal pasti kumpulan molekul bebas, setiap satunya mempunyai kelajuan yang lebih kurang sama. Kemudian tekanan purata didapati dengan purata kuasa dua halaju ke atas semua kumpulan molekul atau

Ungkapan ini juga boleh diwakili dalam bentuk

Adalah mudah untuk memberikan formula ini bentuk yang berbeza dengan mendarabkan pengangka dan penyebut di bawah tanda punca kuasa dua dengan nombor Avogadro

N a= 6.023·10 23.

Di sini M = mN A– jisim atom atau molekul, nilai R = kN A= 8.318·10 7 erg dipanggil pemalar gas.

Kelajuan purata molekul dalam gas, walaupun pada suhu sederhana, ternyata sangat tinggi. Jadi, untuk molekul hidrogen (H2) pada suhu bilik ( T= 293K) kelajuan ini adalah kira-kira 1900 m/s, untuk molekul nitrogen di udara - kira-kira 500 m/s. Kelajuan bunyi di udara dalam keadaan yang sama ialah 340 m/s.

Memandangkan itu n = N/V, Di mana V- isipadu yang diduduki oleh gas, N ialah jumlah bilangan molekul dalam isipadu ini; ia adalah mudah untuk mendapatkan akibat daripada (5) dalam bentuk undang-undang gas yang terkenal. Untuk melakukan ini, jumlah bilangan molekul diwakili sebagai N = vN A, Di mana v ialah bilangan mol gas, dan persamaan (5) mengambil bentuk

(8) pV = vRT,

yang dipanggil persamaan Clapeyron–Mendeleev.

Memandangkan itu T= perubahan tekanan gas const dalam perkadaran songsang kepada isipadu yang didudukinya (undang-undang Boyle–Mariotte).

Dalam bekas tertutup isipadu tetap V= tekanan const berubah berkadar terus dengan perubahan suhu gas mutlak T. Jika gas berada dalam keadaan tekanannya kekal malar hlm= const, tetapi suhu berubah (keadaan sedemikian boleh dicapai, contohnya, jika anda meletakkan gas dalam silinder yang ditutup dengan omboh alih), maka isipadu yang diduduki oleh gas akan berubah mengikut perkadaran dengan perubahan suhunya (undang-undang Gay-Lussac).

Biarkan ada campuran gas di dalam kapal, i.e. Terdapat beberapa jenis molekul. Dalam kes ini, magnitud momentum yang dipindahkan ke dinding oleh molekul setiap jenis tidak bergantung pada kehadiran molekul jenis lain. Ia berikutan itu tekanan campuran gas ideal adalah sama dengan jumlah tekanan separa yang akan dihasilkan oleh setiap gas secara berasingan jika ia menduduki keseluruhan isipadu. Ini adalah satu lagi undang-undang gas - undang-undang Dalton yang terkenal.

Molekul bermakna laluan bebas . Salah seorang yang pertama, pada tahun 1850-an, memberikan anggaran yang munasabah tentang halaju terma purata molekul pelbagai gas ialah ahli fizik Austria Clausius. Nilai luar biasa besar dari halaju ini yang diperolehnya serta-merta menimbulkan bantahan. Jika kelajuan molekul benar-benar sangat tinggi, maka bau apa-apa bahan berbau akan merebak hampir serta-merta dari satu hujung bilik tertutup ke hujung yang lain. Malah, penyebaran bau berlaku dengan sangat perlahan dan berlaku, seperti yang diketahui sekarang, melalui proses yang dipanggil penyebaran gas. Clausius, dan kemudian yang lain, dapat memberikan penjelasan yang meyakinkan untuk ini dan proses pengangkutan gas lain (seperti kekonduksian terma dan kelikatan) menggunakan konsep laluan bebas min molekul , mereka. jarak purata molekul bergerak dari satu perlanggaran ke yang lain.

Setiap molekul dalam gas mengalami bilangan perlanggaran yang sangat besar dengan molekul lain. Dalam selang waktu antara perlanggaran, molekul bergerak hampir dalam garis lurus, mengalami perubahan mendadak dalam kelajuan hanya pada saat perlanggaran itu sendiri. Sememangnya, panjang bahagian lurus di sepanjang laluan molekul boleh berbeza, jadi masuk akal untuk bercakap hanya tentang laluan bebas purata molekul tertentu.

Dalam masa D t molekul itu melalui laluan zigzag kompleks yang sama dengan v D t. Terdapat banyak kekusutan dalam trajektori di sepanjang laluan ini kerana terdapat perlanggaran. biarlah Z bermakna bilangan perlanggaran yang dialami oleh molekul setiap unit masa Purata laluan bebas adalah sama dengan nisbah panjang laluan N 2, sebagai contoh, a» 2.0·10 –10 m Jadual 1 menunjukkan nilai l 0 dalam µm (1 µm = 10 –6 m) yang dikira menggunakan formula (10) untuk sesetengah gas dalam keadaan normal (. hlm= 1 atm, T=273K). Nilai-nilai ini ternyata lebih kurang 100-300 kali lebih besar daripada diameter intrinsik molekul.

Mana-mana bahan dianggap oleh fizik sebagai koleksi zarah kecil: atom, molekul dan ion. Kesemua zarah ini berada dalam gerakan huru-hara berterusan dan berinteraksi antara satu sama lain melalui perlanggaran elastik.

Teori atom adalah asas kepada teori kinetik molekul

Democritus

Teori kinetik molekul berasal dari Yunani Purba kira-kira 2,500 tahun dahulu. Asasnya dipertimbangkan hipotesis atom , yang pengarangnya ahli falsafah Yunani kuno Leucippus dan muridnya saintis Yunani purba Democritus dari bandar Abdera.

Leucippus

Leucippus dan Democritus mengandaikan bahawa semua benda material terdiri daripada zarah-zarah kecil yang tidak boleh dibahagikan dipanggil atom (dari bahasa Yunaniἄτομος - tidak dapat dipisahkan). Dan ruang antara atom dipenuhi dengan kekosongan. Semua atom mempunyai saiz dan bentuk dan mampu bergerak. Penyokong teori ini pada Zaman Pertengahan ialah Giordano Bruno, Galileo, Isaac Beckman dan saintis lain. Asas teori kinetik molekul diletakkan dalam karya "Hydrodynamics", yang diterbitkan pada tahun 1738. Pengarangnya ialah seorang ahli fizik, mekanik dan matematik Switzerland Daniel Bernoulli.

Prinsip asas teori kinetik molekul

Mikhail Vasilievich Lomonosov

Perkara yang paling dekat dengan fizik moden ialah teori struktur atom jirim, yang dibangunkan oleh saintis besar Rusia pada abad ke-18. Mikhail Vasilievich Lomonosov. Beliau berhujah bahawa semua bahan terdiri daripada molekul yang dia panggil corpuscles . Dan corpuscles pula terdiri daripada atom . Teori Lomonosov dipanggil korpuskular .

Tetapi ternyata, atom sedang membahagi. Ia terdiri daripada nukleus bercas positif dan elektron negatif. Tetapi secara umum ia adalah neutral elektrik.

Panggilan sains moden atom bahagian terkecil unsur kimia yang merupakan pembawa sifat asasnya. Disambungkan oleh ikatan interatomik, atom membentuk molekul. Molekul boleh mengandungi satu atau lebih atom unsur kimia yang sama atau berbeza.

Semua jasad terdiri daripada sejumlah besar zarah: atom, molekul dan ion. Zarah-zarah ini bergerak secara berterusan dan huru-hara. Pergerakan mereka tidak mempunyai arah tertentu dan dipanggil pergerakan haba . Semasa pergerakannya, zarah-zarah berinteraksi antara satu sama lain melalui perlanggaran anjal mutlak.

Kita tidak boleh memerhati molekul dan atom dengan mata kasar. Tetapi kita boleh melihat akibat dari tindakan mereka.

Pengesahan peruntukan utama teori kinetik molekul ialah: penyebaran , Gerakan Brownian Dan berubah keadaan agregat bahan .

Penyebaran

Resapan dalam cecair

Salah satu bukti pergerakan molekul yang berterusan ialah fenomena penyebaran .

Dalam proses pergerakan, molekul dan atom satu bahan menembusi antara molekul dan atom bahan lain yang bersentuhan dengannya. Molekul dan atom bahan kedua berkelakuan dengan cara yang sama. berhubung dengan yang pertama. Dan selepas beberapa lama, molekul kedua-dua bahan diagihkan secara sama rata ke seluruh isipadu.

Proses penembusan molekul satu bahan antara molekul yang lain dipanggil penyebaran . Kami menghadapi fenomena resapan di rumah setiap hari apabila kami memasukkan uncang teh ke dalam segelas air mendidih. Kami memerhatikan bagaimana air mendidih yang tidak berwarna mengubah warnanya. Dengan membaling beberapa hablur mangan ke dalam tabung uji dengan air, anda dapat melihat bahawa air itu bertukar menjadi merah jambu. Ini juga penyebaran.

Bilangan zarah per unit isipadu dipanggil penumpuan bahan. Semasa resapan, molekul bergerak dari bahagian bahan yang kepekatannya lebih tinggi ke bahagian yang lebih rendah. Pergerakan molekul dipanggil aliran resapan . Hasil daripada resapan, kepekatan dalam bahagian-bahagian bahan yang berlainan adalah disamakan.

Resapan boleh diperhatikan dalam gas, cecair dan pepejal. Dalam gas ia berlaku pada kadar yang lebih cepat daripada dalam cecair. Kita tahu betapa cepatnya bau merebak di udara. Cecair dalam tabung uji bertukar warna dengan lebih perlahan jika dakwat dititiskan ke dalamnya. Dan jika kita meletakkan kristal garam meja di bahagian bawah bekas dengan air dan tidak bercampur, maka lebih daripada satu hari akan berlalu sebelum larutan menjadi homogen.

Resapan juga berlaku pada sempadan logam yang bersentuhan. Tetapi kelajuannya dalam kes ini sangat rendah. Jika anda menyalut tembaga dengan emas, pada suhu bilik dan tekanan atmosfera emas akan menembusi tembaga hanya beberapa mikron selepas beberapa ribu tahun.

Plumbum dari jongkong yang diletakkan di bawah pemberat pada jongkong emas akan menembusi ke dalamnya hanya hingga kedalaman 1 cm dalam masa 5 tahun.

Resapan dalam logam

Kadar resapan

Kadar resapan bergantung pada luas keratan rentas aliran, perbezaan kepekatan bahan, perbezaan suhu atau casnya. Melalui rod dengan diameter 2 cm, haba merebak 4 kali lebih cepat daripada rod dengan diameter 1 cm Semakin tinggi perbezaan suhu antara bahan, semakin tinggi kadar resapan. Semasa penyebaran haba, kelajuannya bergantung kepada kekonduksian haba bahan, dan dalam kes aliran cas elektrik - dari kekonduksian elektrik .

Undang-undang Fick

Adolf Fick

Pada tahun 1855, ahli fisiologi Jerman Adolf Eugen Fick membuat penerangan kuantitatif pertama tentang proses penyebaran:

di mana J - ketumpatan aliran resapan jirim,

D - pekali penyebaran,

C - kepekatan bahan.

Ketumpatan fluks resapan bahanJ [cm -2 s -1 ] adalah berkadar dengan pekali resapanD [cm -2 s -1 ] dan kecerunan kepekatan yang diambil dengan tanda yang bertentangan.

Persamaan ini dipanggil Persamaan pertama Fick .

Penyebaran, akibatnya kepekatan bahan disamakan, dipanggil resapan tidak pegun . Dengan penyebaran sedemikian, kecerunan kepekatan berubah mengikut masa. Dan sekiranya resapan pegun kecerunan ini kekal malar.

Gerakan Brownian

Robert Brown

Fenomena ini ditemui oleh ahli botani Scotland Robert Brown pada tahun 1827, mengkaji di bawah mikroskop butir sitoplasma terampai dalam air, diasingkan daripada sel debunga tumbuhan Amerika Utara.Clarkia pulchella, dia memberi perhatian kepada butiran pepejal terkecil. Mereka menggeletar dan bergerak perlahan tanpa sebab yang jelas. Jika suhu cecair meningkat, kelajuan zarah meningkat. Perkara yang sama berlaku apabila saiz zarah berkurangan. Dan jika saiznya meningkat, suhu cecair berkurangan atau kelikatannya meningkat, pergerakan zarah menjadi perlahan. Dan "tarian" zarah yang menakjubkan ini boleh diperhatikan untuk jangka masa yang tidak terhingga. Memutuskan bahawa sebab untuk pergerakan ini adalah bahawa zarah masih hidup, Brown menggantikan butiran dengan zarah kecil arang batu. Hasilnya adalah sama.

Gerakan Brownian

Untuk mengulangi eksperimen Brown, sudah cukup untuk mempunyai mikroskop yang paling biasa. Saiz molekul terlalu kecil. Dan adalah mustahil untuk memeriksa mereka dengan peranti sedemikian. Tetapi jika kita mewarnakan air dalam tabung uji dengan cat cat air dan kemudian melihatnya melalui mikroskop, kita akan melihat zarah berwarna kecil bergerak secara rawak. Ini bukan molekul, tetapi zarah cat terampai di dalam air. Dan mereka terpaksa bergerak oleh molekul air yang melanda mereka dari semua pihak.

Ini ialah tingkah laku semua zarah yang boleh dilihat melalui mikroskop yang terampai dalam cecair atau gas. Pergerakan rawak mereka yang disebabkan oleh pergerakan terma molekul atau atom dipanggil Gerakan Brownian . Zarah Brown secara berterusan tertakluk kepada kesan daripada molekul dan atom yang membentuk cecair dan gas. Dan pergerakan ini tidak berhenti.

Tetapi gerakan Brown boleh melibatkan zarah sekecil 5 mikron (mikrometer). Jika saiznya lebih besar, mereka tidak bergerak. Lebih kecil saiz zarah Brown, lebih cepat ia bergerak. Zarah yang lebih kecil daripada 3 mikron bergerak secara translasi di sepanjang semua trajektori kompleks atau berputar.

Brown sendiri tidak dapat menjelaskan fenomena yang ditemuinya. Dan hanya pada abad ke-19 saintis menemui jawapan kepada soalan ini: pergerakan zarah Brown disebabkan oleh pengaruh pergerakan terma molekul dan atom pada mereka.

Tiga keadaan jirim

Molekul dan atom yang membentuk jirim bukan sahaja bergerak, tetapi juga berinteraksi antara satu sama lain, saling menarik atau menolak.

Jika jarak antara molekul setanding dengan saiznya, maka mereka mengalami tarikan. Jika ia menjadi lebih kecil, maka daya tolakan mula menguasai. Ini menerangkan tentang rintangan badan fizikal terhadap ubah bentuk (mampatan atau ketegangan).

Jika badan dimampatkan, jarak antara molekul berkurangan, dan daya tolakan akan cuba mengembalikan molekul ke keadaan asalnya. Apabila regangan, ubah bentuk badan akan mengganggu daya tarikan antara molekul.

Molekul berinteraksi bukan sahaja dalam satu badan. Celupkan sehelai kain ke dalam cecair. Kami akan melihat bahawa ia menjadi basah. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa molekul cecair tertarik kepada molekul pepejal dengan lebih kuat daripada satu sama lain.

Setiap bahan fizikal, bergantung kepada suhu dan tekanan, boleh berada dalam tiga keadaan: pepejal, cecair atau bergas . Mereka dipanggil agregat .

Dalam gas jarak antara molekul adalah besar. Oleh itu, daya tarikan antara mereka sangat lemah sehingga mereka melakukan pergerakan yang huru-hara dan hampir bebas di angkasa. Mereka menukar arah pergerakan mereka, memukul satu sama lain atau dinding saluran darah.

Dalam cecair molekul terletak lebih dekat antara satu sama lain daripada dalam gas. Daya tarikan antara mereka lebih besar. Molekul di dalamnya tidak lagi bergerak bebas, tetapi berayun secara huru-hara di sekitar kedudukan keseimbangan. Tetapi mereka dapat melompat ke arah tindakan kuasa luar, menukar tempat antara satu sama lain. Hasilnya ialah aliran bendalir.

Dalam pepejal Daya interaksi antara molekul sangat kuat kerana jarak yang dekat antara mereka. Mereka tidak dapat mengatasi tarikan molekul jiran, jadi mereka hanya mampu melakukan pergerakan berayun di sekitar kedudukan keseimbangan.

Pepejal mengekalkan isipadu dan bentuk. Cecair tidak mempunyai bentuk; ia sentiasa mengambil bentuk kapal di mana ia berada sekarang. Tetapi isipadunya tetap sama. Badan gas berkelakuan berbeza. Mereka dengan mudah mengubah bentuk dan kelantangan, mengambil bentuk kapal di mana ia diletakkan dan menduduki keseluruhan kelantangan yang disediakan kepada mereka.

Walau bagaimanapun, terdapat juga badan yang mempunyai struktur cecair, mempunyai sedikit kecairan, tetapi masih dapat mengekalkan bentuknya. Badan sedemikian dipanggil amorfus .

Fizik moden juga mengenal pasti keadaan jirim keempat - plasma .

Definisi 1

Teori kinetik molekul ialah doktrin struktur dan sifat jirim, berdasarkan idea kewujudan atom dan molekul, sebagai zarah terkecil bahan kimia.

Prinsip asas teori kinetik molekul bagi molekul:

1. Semua bahan boleh berada dalam keadaan cecair, pepejal dan gas. Ia terbentuk daripada zarah yang terdiri daripada atom. Molekul asas boleh mempunyai struktur yang kompleks, iaitu, ia boleh mengandungi beberapa atom. Molekul dan atom ialah zarah neutral elektrik yang, dalam keadaan tertentu, memperoleh cas elektrik tambahan dan menjadi ion positif atau negatif.
2. Atom dan molekul bergerak secara berterusan.
3. Zarah dengan sifat kuasa elektrik berinteraksi antara satu sama lain.

Peruntukan utama ICT dan contoh-contohnya telah disenaraikan di atas. Terdapat sedikit pengaruh graviti antara zarah.

Rajah 3. 1. 1. Trajektori zarah Brownian.

Definisi 2

Pergerakan Brownian molekul dan atom mengesahkan kewujudan prinsip asas teori kinetik molekul dan membuktikannya secara eksperimen. Pergerakan haba zarah ini berlaku dengan molekul terampai dalam cecair atau gas.

Pembuktian eksperimen tentang peruntukan utama teori kinetik molekul

Pada tahun 1827, R. Brown menemui pergerakan ini, yang disebabkan oleh kesan rawak dan pergerakan molekul. Oleh kerana proses itu berlaku secara huru-hara, pukulan tidak dapat mengimbangi satu sama lain. Oleh itu kesimpulannya ialah kelajuan zarah Brown tidak boleh tetap, ia sentiasa berubah, dan pergerakan arah digambarkan dalam bentuk zigzag, ditunjukkan dalam Rajah 3. 1. 1.

A. Einstein bercakap tentang gerakan Brown pada tahun 1905. Teori beliau telah disahkan dalam eksperimen J. Perrin pada tahun 1908 - 1911.

Definisi 3

Akibat dari teori Einstein: segi empat sama mengimbangi< r 2 >Zarah Brownian berbanding dengan kedudukan awal, dipuratakan ke atas banyak zarah Brown, adalah berkadar dengan masa cerapan t.

Ungkapan< r 2 >= D t menerangkan hukum resapan. Mengikut teori, kita mempunyai bahawa D meningkat secara monoton dengan peningkatan suhu. Pergerakan rawak boleh dilihat dengan adanya resapan.

Definisi 4

Penyebaran- ini adalah definisi fenomena penembusan dua atau lebih bahan yang bersentuhan antara satu sama lain.

Proses ini berlaku dengan cepat dalam gas heterogen. Terima kasih kepada contoh resapan dengan ketumpatan yang berbeza, campuran homogen boleh diperolehi. Apabila oksigen O2 dan hidrogen H2 berada dalam bekas yang sama dengan partition, apabila ia dikeluarkan, gas mula bercampur, membentuk campuran berbahaya. Proses ini boleh dilakukan apabila hidrogen berada di bahagian atas dan oksigen berada di bahagian bawah.

Proses interpenetrasi juga berlaku dalam cecair, tetapi lebih perlahan. Jika kita melarutkan pepejal, gula, dalam air, kita memperoleh larutan homogen, yang merupakan contoh jelas proses resapan dalam cecair. Di bawah keadaan sebenar, pencampuran dalam cecair dan gas disembunyikan oleh proses pencampuran yang cepat, contohnya, apabila arus perolakan berlaku.

Resapan pepejal dicirikan oleh kelajuannya yang perlahan. Jika permukaan interaksi antara logam dibersihkan, anda dapat melihat bahawa dalam jangka masa yang panjang atom logam lain akan muncul dalam setiap logam.

Definisi 5

Resapan dan gerakan Brown dianggap fenomena yang berkaitan.

Apabila zarah kedua-dua bahan saling menembusi, pergerakannya adalah rawak, iaitu pergerakan terma huru-hara molekul diperhatikan.

Daya yang bertindak antara dua molekul bergantung pada jarak antara mereka. Molekul mengandungi cas positif dan negatif. Pada jarak yang jauh, daya tarikan antara molekul mendominasi;

Melukis 3 . 1 . 2 menunjukkan pergantungan daya F yang terhasil dan tenaga keupayaan E p interaksi antara molekul pada jarak antara pusatnya. Pada jarak r = r 0, daya interaksi menjadi sifar. Jarak ini secara konvensional diambil sebagai diameter molekul. Pada r = r 0, tenaga potensi interaksi adalah minimum.

Definisi 6

Untuk mengalihkan dua molekul dengan jarak r 0, anda harus berkomunikasi E 0, dipanggil tenaga pengikat atau kedalaman telaga berpotensi.

Rajah 3. 1. 2.Kuasa interaksi F dan tenaga potensi interaksi E r dua molekul. F > 0- daya tolakan, F< 0 – daya tarikan.

Oleh kerana molekul bersaiz kecil, molekul monoatomik mudah tidak boleh melebihi 10 - 10 m Kompleks boleh mencapai saiz ratusan kali lebih besar.

Definisi 7

Pergerakan kacau rawak molekul dipanggil pergerakan haba.

Apabila suhu meningkat, tenaga kinetik pergerakan haba meningkat. Pada suhu rendah, tenaga kinetik purata, dalam kebanyakan kes, ternyata kurang daripada kedalaman telaga berpotensi E 0 . Kes ini menunjukkan bahawa molekul mengalir ke dalam cecair atau pepejal dengan jarak purata antara mereka r 0 . Jika suhu meningkat, maka tenaga kinetik purata molekul melebihi E 0, kemudian mereka terbang berasingan dan membentuk bahan gas.

Dalam pepejal, molekul bergerak secara rawak di sekitar pusat tetap, iaitu, kedudukan keseimbangan. Mereka boleh diedarkan di angkasa dengan cara yang tidak teratur (dalam badan amorf) atau dengan pembentukan struktur volumetrik yang teratur (badan kristal).

Keadaan agregat bahan

Kebebasan pergerakan terma molekul kelihatan dalam cecair, kerana ia tidak terikat pada pusat, yang membolehkan pergerakan sepanjang keseluruhan isipadu. Ini menerangkan kecairannya.

Definisi 8

Jika molekul terletak rapat, ia boleh membentuk struktur tersusun dengan beberapa molekul. Fenomena ini dipanggil pesanan jarak dekat. Pesanan jarak jauh ciri-ciri badan kristal.

Jarak antara molekul dalam gas adalah jauh lebih besar, jadi daya yang bertindak adalah kecil, dan pergerakan mereka diteruskan sepanjang garis lurus, menunggu perlanggaran seterusnya. Nilai 10 – 8 m ialah jarak purata antara molekul udara dalam keadaan normal. Oleh kerana interaksi daya adalah lemah, gas mengembang dan boleh mengisi sebarang isipadu kapal. Apabila interaksi mereka cenderung kepada sifar, mereka bercakap tentang gas ideal.

Model kinetik gas ideal

Dalam μt, jumlah bahan dianggap berkadar dengan bilangan zarah.

Definisi 9

Tahi lalat ialah jumlah bahan yang mengandungi zarah (molekul) sebanyak atom dalam 0.012 kg karbon C12. Molekul karbon terdiri daripada satu atom. Ia berikutan bahawa 1 mol bahan mempunyai bilangan molekul yang sama. Nombor ini dipanggil tetap Avogadro N A: N A = 6.02 ċ 1023 mol – 1.

Formula untuk menentukan jumlah bahan ν ditulis sebagai nisbah N bilangan zarah kepada pemalar Avogadro N A: ν = N N A .

Definisi 10

Jisim satu mol bahan dipanggil jisim molar M. Ia ditetapkan dalam bentuk formula M = N A ċ m 0.

Ungkapan jisim molar dibuat dalam kilogram per mol (kg/mol).

Definisi 11

Jika bahan mengandungi satu atom, maka kita boleh bercakap tentang jisim atom zarah. Satu unit atom ialah 1 12 jisim isotop karbon C 12, dipanggil unit jisim atom dan ditulis sebagai ( A. e.m.): 1 a. e.m. = 1.66 ċ 10 – 27 kg.

Nilai ini bertepatan dengan jisim proton dan neutron.

Definisi 12

Nisbah jisim atom atau molekul bahan tertentu kepada 1 12 jisim atom karbon dipanggil jisim relatif.

Jika anda melihat ralat dalam teks, sila serlahkannya dan tekan Ctrl+Enter