Розділ 2. Молекулярна фізика.

Тема 2.1 Властивості газів, рідин, твердих тіл. Заняття 11. Основи молекулярно- кінетичної теорії.

1. Основні положення молекулярно- кінетичної теорії.

Теорія, яка пояснює теплові явища в макроскопічних тілах і внутрішні властивості цих тіл на основі уявлень про те, що всі тіла складаються з окремих частинок, які рухаються хаотично, називається молекулярно-кінетичною теорією.

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ) зводяться до наступного:

1. Речовина складається з частинок (атомів і молекул).

2. Молекули (атоми) усіх тіл безперервно і хаотично (безладно) рухаються;

3. Молекули (атоми) взаємодіють між собою – залежно від відстані між молекулами вони притягуються або відштовхуються.

Нижче розглянемо положення МКТ детальніше.

2. Розміри і маси молекул та атомів. Кількість речовини.

Атоми та більшість молекул мають дуже маленькі розміри, їх неможливо розрізнити навіть за допомогою найсильніших оптичних мікроскопів. Якщо вважати їх кульками діаметром d, то, наприклад, діаметр атома гелію (He) приблизно дорівнює 0,20 нм, молекули водню (H₂) – 0,23 нм, молекули води (H₂O) – 0,26 нм, молекул кисню (O₂) і азоту (N₂) – 0,3 нм.

Маси атомів деяких хімічних елементів

Елемент	Маса атома
	х 10 – 27 кг	а.о.м.
Гідроген (водень)	1,67	1,008
Гелій	6,64	4,003
Карбон (вуглець)	19,9	12,00
Нітроген (азот)	23,2	14,01
Оксиген (кисень)	26,6	15,99
Хлор	58,9	35,5
Ферум (залізо)	92,8	55,9
Плюмбум (свинець)	344	207,2
Уран	394	238,03

Для вимірювання маси атомів і молекул застосовують спеціальну одиницю – атомну одиницю маси (а.о.м.). За атомну одиницю маси береться 1/12 частка маси атома Карбону (вуглецю).

1 а.о.м. = 1,66∙10 ^{– 27} кг.

Маса атома, виміряна в атомних одиницях маси, називається атомною масою.

Маса молекули, виміряна в атомних одиницях маси, називається молекулярною масою.

Молекулярна маса є сумою атомних мас атомів, які утворюють дану молекулу. Наприклад, молекула вуглекислого газу СО₂ складається з одного атома вуглецю і двох атомів кисню. Атомна маса вуглецю дорівнює 12, а кисню – 16. Тоді отримуємо, що молекулярна маса вуглекислого газу (з точністю до цілих) дорівнює: m = 12 а.о.м. + 2∙16 а.о.м. = 44 а.о.м.

Кількість речовини, маса якої в грамах дорівнює її молекулярній чи атомній масі, називається молем даної речовини.

Молярна маса – це маса моля даної речовини. Вона позначається літерою μ і вимірюється у кілограмах на моль (кг/моль).

Згідно з законом Авогадро один моль будь-якої речовини містить однакову кількість молекул чи атомів: N_A = 6,02∙10²³ 1/моль. Ця кількість молекул чи атомів називається сталою Авогадро.

Знаючи молярну масу даної речовини μ і сталу Авогадро N_A, можна визначити масу m₀ та число N атомів чи молекул цієї речовини:

m₀ = μ/ N_A

Кількість речовини ν – це величина, яка визначається відношенням числа молекул N, з яких складається дане тіло, до числа Авогадро N_A.

ν = N/ N_A

Кількість речовини можна визначати також за формулою:

ν = m/ μ.