Запитання для самоперевірки

1. У чому полягають електричні вимірювання температури?

2. Дайте визначення критичної температури тіла.

3. Сформулюйте і запишіть закон Бойля – Маріотта.

4. Сформулюйте і запишіть закон Гей – Люссака.

5. Сформулюйте і запишіть об’єднаний газовий закон Менделеева – Клапейрона.

6. Сформулюйте і запишіть закон Авогадро.

7. Дайте визначення парціального тиску.

8. Сформулюйте і запишіть закон Дальтона.

Лекція друга молекулярно – кінетична теорія газів

2.1. Елементи молекулярно – кінетичної теорії газів. Основне рівняння молекулярно – кінетичної теорії

Хоча будь-який газ виявляє себе завдяки тиску, закони ідеальних газів не дають можливості відповісти, що таке тиск газу і чим він викликається. На ці запитання допомагає відповісти молекулярно-кінетична теорія газів, яка будується на таких допущеннях:

1) газ – це сукупність окремих молекул, які знаходяться в безперервному і хаотичному русі;

2) взаємодіють молекули одна з одною тільки в результаті зіткнень, а тому траєкторія їх руху - це ламана лінія;

3) молекули наскільки малі, що їх можна вважати матеріальними точками;

4) газ є ізотропним середовищем, тобто в ньому немає будь-яких переважних напрямків.

За основним рівнянням молекулярно-кінетичної теорії газів

, (2.1)

де n – концентрація молекул, тобто число молекул в одиниці об’єму; m – маса одній молекули газа; v – середня квадратична швидкість молекули; W – середня квадратична енергія поступового руху одної молекули.

Таким чином можна сказати, що тиск, за яким визначають наявність газу в будь-якому об’ємі - це середня сила, з якою молекули газа діють на одиницю площі стінки ємності, де він знаходиться .

З молекулярно-кінетичної теорії газів відомо, що молекули мають багато ступенів свободи руху і на одну ступінь поступового руху припадає енергія, яка дорівнює kT/2. Тому повна середньоквадратична енергія поступового руху одної молекули

W , (2.2)

де k – постійна Больцмана (k = 1, 38 Дж/К).

2.2. Рівняння Больцмана

Враховуючи вирази (2.1) і (2.2), отримаємо рівняння Больцмана, яке фактично в іншій формі виражає об’єднаний газовий закон, але вже на основі молекулярно-кінетичної теорії:

p= nkT . (2.3)

Наслідком рівняння Больцмана є висновок, що молекулярна концентрація не залежить від природи газу

, (2.4)

а також можливість отримати співвідношення між густиною газу, його тиском і температурою

. (2.5)

2.3. Дослід Кантора

Якщо в колбі з водяною парою (рис.2.1) розмістити рухому слюдяну пластинку 1, яка з одного боку покрита порошком фосфорного ангідриду 2, то пластинка відхилиться від вертикального положення, наче на неї діє з непокритого боку - якась сила. Дійсно, від слюди молекули водяної пари будуть пружно відлітати, тоді як на покритому боці вони будуть поглинатися ангідридом в результаті хімічного реагування.

Ц

Рис.2.1

е показує, що молекули в результаті свого руху здійснюють тиск, причому з одного боку вдвічі більший, ніж з іншого.