Лекция № 4

Тема: Физические основы МКТ и их опытное обоснование. Силы и энергия межмолекулярного взаимодействия. Число Авогадро. Число Лошмидта. Типы газа. Длина свободного пробега молекул. Основное уравнение МКТ.

1. Молекулярная физика – раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического (молекулярного) строения.

Еще древние мыслители Левкит и Демокрит (379 г. до н.э.) считали, что все вещества состоят из мельчайших неделимых частиц – атомов, находящихся в постоянном движении.

Сторонником атомистической теории в XVIII веке был Ломоносов, полагавший, что все тепловые явления можно объяснить движением и взаимодействием молекул.

К XX веку были измеряны размеры молекул разных веществ, их массы и скорости движения, выяснено расположение атомов в молекулах, т.е. была окончательно завершена МКТ строения вещества.

Цель МКТ – объяснение свойств макроскопических тел и тепловых процессов, протекающих в них, на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных, беспорядочно движущихся частиц.

Мы жи­вем в мире макроскопических тел. Наше тело — это тоже макроско­пическое тело.

Макроскопические тела – это большие тела, состоящие из огромного числа молекул (камень, песчинка). Макроскопическим телам независимо того, перемещаются они в пространстве или нет, присущ особый вид движения – тепловое движение.

После механи­ческого движения самые заметные явления связаны с нагреванием или охлаждением тел, с изменением их температуры. Это тепловые явления.

Тепловое движение – беспорядочное движение молекул.

В основе МКТ лежат три положения, которые являются обобщением экспериментальных данных:

1. Все тела состоят из частиц – атомов, молекул, ионов;

2. Эти частицы находятся в непрерывном хаотическом движении;

3. Частицы взаимодействуют между собой силами притяжения и отталкивания.

Каждое утверждение доказано с помощью опытов (подтверждается явлениями диффузии, броуновского движения, особенностями строения Ж и ТТ, исследованиями в области физики элементарных частиц).

Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая всеми его химическими свойствами.

Массы молекул малы, а число их в больших телах огромно. Поэтому вместо значений абсолютных масс молекул и их количества в макроскопических телах используют относительные величины.

По международному соглашению массы всех атомов и молекул сравнивают с 1/12 массы атома углерода (так называемая углеродная шкала атомных масс).

Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества – отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода :

Сравнение масс атомов и молекул с 1/12 массы атома углерода было принято в 1961 г. Главная причина такого выбора состоит в том, что углерод входит в огромное число различных химических соединений. Мно­житель 1/12 введен для того, чтобы относи­тельные массы атомов были близки к целым числам. Относительная масса углерода строго равна 12, а водорода очень близка к 1.

В международной системе единиц количество вещества выражают в молях.

1 моль – количество вещества, в котором содержится столько же молекул и атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

Значит, в 1 моле любого вещества содержится одно и то же число атомов или молекул. Это число атомов обозначают и называют постоянной Авогадро в честь итальянского ученого XIX века.

Моль^-1 указывает, – число атомов в одном моле любого вещества.