Заняття № 17 ____________2012 р. Тема: Основні положення МКТ.

Основні положення МКТ. Дифузія. Сили міжмолекулярної взаємодії. Кінетична і потенціальні енергії молекул. Агрегатний стан речовини .Броунівський рух. Характеристика газоподібного стану. Ідеальний газ. Моль. Молярна маса. Постійна Авогадро. Маса молекули. Кількість речовини. Густина речовини. Концентрація. Молярний об’єм за нормальних умов. Основне рівняння МКТ. Манометри. Температура. Вимірювання температури. Абсолютна температура та її зв'язок з енергією. Абсолютний нуль. Зв'язок між температурою і кінетичною енергією молекул. .

Основні положення та означення.

1. Будь-яка речовина складається з молекул (від латинського молес» — маса, «кула» — зменшувальний суфікс). Молекулою нази­вають найменшу частинку речовини, яка здатна самостійно існувати і зберігати хімічні властивості цієї речовини.

2. Молекули складаються з атомів (від грецьк. слова «атомос» — неподільний);

3.Речовини, які не можна розкласти на простіші складові, на­зиваються хімічними елементами.

4. Основні положення молеку­лярно-кінетичної теорії:

1) усі види речовини складаються з молекул, між якими є міжмоле­кулярні проміжки;

2) Молекули в будь-якій речовині безперервно і хаотично (безладно) рухаються;

3) на невеликих відстанях між молекулами (атомами) діють як сили притягання, так і сили відштовхування; природа цих сил елек­тромагнітна.

5. Дифузія (від латинського «дифузіо» — розтікання) – процес вирівнювання концентрації молекул якоїсь речовини в прос­торі, зумовлений хаотичним рухом молекул.

( У рідинах дифузія відбувається значно повільніше, ніж у газах. У твердих тілах дифузія відбувається дуже повільно.)

6 . Найменша відстань між молекулами, на якій сили взаємодії молекул такі малі, що ними можна знехтувати, називається ра­діусом молекулярної дії. (Він становить близько од­ного нанометра (нм), тобто мільярдної част­ки метра (1 нм = 10^-9м)).

7.Кінетична енергія поступального руху молекули

8. Вважатимемо, що потенціальна енергія відокремленої молекули, яка не взаємодіє з іншими молекулами, дорівнює нулю

9. Вивчення властивостей речовини показало, що та сама речовина може бути в твердому, рідкому, газопо­дібному станах, які часто називають агрегатними станами.

• Якщо молекули тільки коливаються навколо своїх середніх положень ( положень рівноваги) то речовина залишається в твердому стані.

• Коли внаслідок нагрівання тіла енергія Е_пост збільшується то речовина переходить у рідкий стан: молекули продовжують коливатися, але багато молекул переходить у нове положення: речовина набуває текучості.

• При дальшому збільшенні температури тіла сили молекулярної взаємодії не можуть утримати моле­кули одну поблизу від одної, і вони розлітаються по всьому наданому їм простору, тобто речовина переходить у газоподібний стан.

Отже, якщо Е_пост <<П_мін, то речовина тверда; якщо Е_пост≈П_мін, то речовина рідка; якщо Е_пост >>П_мін, то речовина газоподібна.

10. Величину, яка характеризує ступінь нагрітості тіла, називають температурою цього тіла.

Для об'єктив­ного вимірювання температури було створено спеціальний прилад, який назвали т є р м о м є т р о м.

11.Сума кінетичної і потенціальної енергій всіх частинок тіла називається внутрішньою енергією цього тіла. Систему тіл, внутрішня енергія якої стала, називають замкненою або ізольованою системою.

12. Рух пилинок, зумовлений ударами молекул, які рухаються хаотично, називається броунівським рухом.

(Молекули газу рухаються рівно­мірно і прямолінійно (за інерцією), поки не зіткнуться з іншими моле­кулами (або із стінками посудини). Під час зіткнення змінюються ве­личина і напрям швидкості руху молекули, і молекула рухається з но­вою сталою швидкістю до наступного зіткнення.)

13. Ідеальним газом називають газ молекули якого є матеріальними точками з деякими масами, що рухаються хаотично не взаємодіючи між собою. ( Всі реальні гази при невеликих тисках і низьких температурах описуються простим спільним законом, який є справедливим лише для ідеального газу.)

14. Атомною одиницею маси називається 1/12 маси ізотопу вуглецю ¹²С, скорочене найменування — а. о. м.

15. Маса молекули (атома), виражена в атомних одиницях маси, нази­вається відносною молекулярною (атомною) масою. Вона показує, у скільки разів маса молекули речовини більша за 1/12 маси ізотопу вуг­лецю ¹²С.

1 6 .Молем називають кількість речовин, маса якої в грамах дорівнює її відносній молекулярній масі (m_від)- М = m_відн [г/моль] = m_відн [кг/моль].

17. Kількість молекул у молі будь-якої речовини однакова. Кількість молекул в одному молі речо­вини називається сталою Авогадро.( позначається N_А.

одиниця вимірювання - моль у мінус першому степені (моль^-1))

В за­гальному випадку молем називається кількість речовини (у вигляді структурних елементів якогось певного роду), маса якої в грамах до­рівнює відносній масі даного структурного елемента.. Часто користуються поняттям кіломоля (кмоль) речовини: 1 кмоль = = 1000 молів.

18. Один моль будь-якого газу за нормальних умов має об'єм 22,4 • 10^-3 м³, або 22,4 л.

19. закон Авогадро:в рівних об'ємах різних газів при однаковому тиску і температурі міститься однакове число молекул,

20. Густиною тіла (речовини ) називають фізичну величину яка показує масу тіла в одиниці його об’єму і визначається відношенням маси тіла до його об’єму. -

( позначається літерою – ρ, одиниця вимірювання – кілограм поділено на метр кубічний (кг/м³))

21. Концентрація – фізична величина яка показує кількість в одиниці об’єму і визначається відношенням кількості до одиниці об’єму. - ( позначається літерою – , одиниця вимірювання – метр у мінус третій степені (м^-3))

22.Тиск в газах визначається ударами молекул об стінки посудини. Очевидно, що чим більше буде ударів за одиницю часу тим більшим буде тиск.

23.Рівняння називають основним рівнянням МКТ. Із основного рівняння МКТ слідує: що величина тиску газу визначається його концентрацією та середньоквадратичною швидкістю руху молекул. Тиск газу буде рівний нулю лише за умови рівності нулю швидкостей його молекул

24. Ще один вираз основного рівняння МКТ

тиск газу прямо пропорційний середній кінетичній енергії поступального руху молекул газу і їх числу в одиниці об’єму

25.Одиниця тиску :

У СІ за одиницю тиску беруть паскаль (Па). Тиск, при якому на площу в 1 м² діє сила тиску в 1 Н, називається паскалем.

На практиці використовують ще й інші одиниці тиску: технічну атмосферу, міліметр ртутного стовпа, фізичну атмосферу.

М іліметром ртутного стовпа (мм рт. сі.) називається тиск, який чинить стовп ртуті висотою в 1 мм на горизонтальну поверхню. Ос­кільки тиск всередині рідини на глибині h, зумовлений її вагою, визначають за формулою

то легко встановити таке співвідношення:

26. Нормальним тиском вважають тиск Р= 101325 Па

26. Під температурою вважатимемо фізичну величину яка характеризує міру нагрітості тіла. На території України найбільш поширеною шкалою для вимірювання температури є шкала Цельсія. Шкала температур, установлена за водневим термометром, в якій 0° відповідає температурі танення льоду, а 100°— температурі кипін­ня води, називають шкалою Цельсія.

Таку температуру позначають літерою t і вимірюють в градусах Цельсія ( ⁰С)

26. Температура, при якій має припинитися поступальний рух молекул , називається абсолютним нулем. Теоретично встановлено, що абсолютному нулю за шкалою Цельсія відповідає температура t= - 273,15 ⁰С. Температури, нижчої від абсолютного нуля, в природі не може бути.

Температуру тіла можливо як завгодно близько наближати до абсолютного нуля, але досягнути його неможливо.

26. За пропозицією Кельвіна було введено температурну шка­лу, яку тепер називають термодинамічною шкалою температур. Іноді її називають шкалою Кельвіна. На цій шкалі за початок відліку береться температура абсолютного нуля, а розмір градуса визначають так, щоб він якомога точніше збігався з градусом. Цельсія.

27. Температура, виражена в кельвінах (К), за термодинамічною шкалою, називається абсолютною, її позначають Т. Зв'язок між абсолют­ною температурою і температурою за 100-градусною шкалою вира­жається так Т = 273,15+ t. або Т = 273 + t.

У СІ одиниця температури є основною. Абсолютна температура не може бути від'ємною.

26. Нормальною вважатимемо температуру t=0⁰С, або Т=273К.

27. З формули випливає, що середнє значення кінетичної енергії поступального руху молекул не залежить від природи газу, а визначає­ться тільки його температурою.

отримаємо ще один вираз основного рівняння МКТ який показує взаємозв’язок тиску газу з температурою.

43. Із рівняння зробимо висновок про те, що абсолютна температура є еквівалентом середньої квадратичної швидкості молекул газу.

Блок – схема до розв’язування задач

V=a·b·c V=4/3·π·R³ V=π·R²·h

m₀ =M/N_A=m/N дивись табл. густин

За Н.У. →V_М=22,4·10^-3м³

П.С.Х.Е –Д.І. Мендєлєєва N_А=6,02 ·10²³моль^-1

Т = 273 + t.

Розв’язування задач.

1. Скільки молекул знаходиться в 1 г вуглекислого га­зу? Молярна маса вуглекислого газу - 44 г/моль. а) 2*Ю²²; б) 2,5*1О²²; в) 1,37*10²²; г) 10²²; д) вірної відпо­віді тут немає.

• 2. Яка маса однієї молекули вуглекислого газу СО₂? Мо­лярна маса вуглекислого газу 44 г/моль. а)2*10ˉ²⁶кг; б)2,5*10ˉ²⁶кг; в) 10ˉ²⁶кг; г)7,3810ˉ^2бкг; д) вірної відповіді тут немає.

• 3. Який об’єм займають чотири моль алюмінію? Молярна маса 27 г/моль, густина алюмінію 2700 кг/м³.

а) 40 см³; б) 3 см³; в) 2 мм³; г) 3 мм³; д) вірної відповіді тут немає.

• 4. Яка середня квадратична швидкість молекул водню під тиском 100 кПа і при концентрації молекул 10² мˉ³? Молярна маса водню 2 г/моль. а) 1,5 км/с; б) 2 км/с; в) 3 км/с; г) 3,5 км/с.

• 5. Яка середня квадратична швидкість руху молекул водню при температурі 27°С? Молярна маса водню 2 г/моль. а) 700 м/с; б) 1200 м/с; в) 1934 м/с; г) 980 м/с.