9. Молярная масса. Количество вещества.

Размеры атома имеют порядок 10^-10 м. Молекула - мельчайшая частица данного вещества, состоит из атомов.

Масса одной молекулы имеет порядок 10^-26 кг, пользоваться такими величинами неудобно. Удобно использовать не абсолютное, а относительное значения масс. Массы атомов сравнивают с 1/12 массы атома углерода, так как относительная масса углерода строго равна 12.

Относительные атомные массы всех элементов точно измерены. Чтобы узнать молекулярную массу сложного вещества, суммируют атомарные массы ее составляющих.

Количество вещества измеряют в молях. Один моль - это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 12 грамм. Обозначается ν.

1 Моль любого вещества содержит одинаковое число атомов или молекул, называется число Авогадро, обозначается nа, равно 6 · 1023 моль -1 (штук в одном моле).

Огромная величина постоянной Авогадро показывает, насколько малы микроскопические масштабы по сравнению с макроскопическими.

Число молекул в любом количестве вещества можно рассчитать N=νN_A

Для вычислений используют относительную молярную массу - массу 1 моля вещества М, измеряется в кг/моль.

Таким образом, один моль имеет число частиц равное числу Авогадро и массу, равную молярной. Молярную массу находят в таблице Менделеева, число округляют до целых значений и выражают в г/моль или 10^-3 кг/моль.

Например:

Сu SO₄ М = 64 + 32 + 16 · 4 = 160 ∙ 10^-3 кг/моль

Са (ОН)₂М = 40 + (16 + 1) · 2 = 74 · 10^-3 кг/моль

Массу одной молекулы можно рассчитать, разделив молярную массу на число Авогадро

m₀= Молярная масса равна масса одной молекулы умножить на число Авогадро

М = m₀ · N_A

Массу любого количества вещества можно посчитать, умножив количество вещества на молярную массу:

m = νM

И, для того, чтобы определить количество вещества любой массы вещества, массу нужно разделить на молярную массу: ν =

10. Абсолютная температура.

Температура - мера нагретости тела. Экспериментально доказано, что произведение давления газа на его объем, деленное на число молекул, при тепловом равновесии различных газов - величина одинаковая, не зависит от рода газа. Эта величина растет с повышением температуры, ни от чего, кроме температуры не зависит. Её обозначили Θ, это отношение однозначно связано с энергией отдельной молекулы и является энергетической температурой.

Величина Θ имеет порядок 10 ^-21 Дж, то есть очень маленькая, и исторически сложилось, что температуру измеряют в градусах. Считают по определению величину Θ прямо пропорциональной температуре Т, измеряемой в градусах:

Θ = kТ

Определенная этим равенством температура называется абсолютной. Шкала не зависит от вещества, используемого для измерения температуры. Температура не может быть отрицательной. Предельную температуру, при которой давление идеального газа обращается в нуль при фиксированном объеме или объем при неизменном давлении стремится к нулю, называют абсолютным нулем температуры. Это самая низкая температура в природе.

Если для шкалы Цельсия начало отсчета выбрано произвольно, то нулевая температура по абсолютной шкале соответствует абсолютному нулю, а каждая единица температуры по этой шкале равна градусу по шкале Цельсия. Эту шкалу ввел английский ученый Кельвин, поэтому она носит его имя, единица измерения названа Кельвином (обозначается буквой К)

Коэффициент, связывающий температуру Θ в энергетических единицах с температурой Т в Кельвинах, называется постоянная Больцмана k = 1,38 ·10 ^-21 Дж/К. Температуры связывает соотношение Т = t + 273

Температура - мера средней кинетической энергии молекул:

_

E = kТ

11. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газа

Давление газа обусловлено большим количеством соударений молекул газа о стенки сосуда. За каждый удар молекула передает стенке импульс

2m_{0 x}, где m₀ - масса молекулы, _x - проекция скорости на ось, перпендикулярную стенке. За одну секунду число соударений зависит от скорости молекул, концентрации - числа молекул в единице объема и площади стенки. Полный импульс, переданный стенке за одну секунду. Равен

m_{0 _}n S

Согласно второму закону Ньютона, сила равна изменению импульса за секунду, давление - сила, приходящаяся на единицу площади. Вводят среднюю квадратичную скорость и учитывают, что только 1/6 часть молекул летит к этой стенке.

Таким образом, давление газа на стенку сосуда равна

_

P = = m₀ n

Формула связывает макроскопическую величину - давление с величинами, характеризующими параметры микромира - массой отдельной молекулы, и ее скоростью. То есть, является мостом между параметрами макро- и микромира.