2 Тарау. Молекулалық физика және термодинамика

Заттардың агрегаттық қүйлері мен қасиеттерін олардың молекулалық құрылымына, оларды құрайтын бөлшектердің өзара әсерлесуіне және осы бөлшектердің жылулық қозғаласының сипатына байланысты зерттейтін физиканың бөлімін молекулалық физика деп атайды.

Молекулалық физикада заттың қасиетін зерттегенде екі әдіс қолданылады:

1. Статистикалық әдіс

2. Термодинамикалық әдіс

1. Статистикалық әдісте заттардың қасиеттері оларды құрайтын бөлшектің қозғалысы арқылы түсіндіріледі. Бұл әдісте математикалық статистика және ықтималдық теориясының заңдылықтары қолданылады.

2. Термодинамикалық әдісте заттардың қасиеттері өлшеуге болатын шамалар арқылы сипатталады. Термодинамикалық әдістің негізіне тәжірибе жүзінде ашылған термодинамика бастамалары деп аталатын заңдылықтар жатады. Термодинамикада зерттелетін денелердің жиынтығын термодинамикалық немесе макроскопиялық жүйе деп атайды. Термодинамикалық жүйенің күйін сипаттайтын шамаларды термодинамикалық параметрлер деп атайды. Бұл параметрлерге көлем, қысым, температура, масса және т.б. шамалар жатады.

Молекуланың массасы мен өлшемдері

Молекуланың және атомның массасын сипаттау үшін заттың салыстырмалы молекулалық массасы және салыстырмалы атомдық массасы енгізілген.

Химиялық элементтің салыстырмалы атомдық массасы деп сол элементтің атомдық массасының көміртегі атомының массасының 1/12-не қатынасын айтады:

.

Заттың салыстырмалы молекулалық массасы деп сол заттың молекуласының массасының көміртегі атомының массасының 1/12-не қатынасын айтады.

.

Менделеев кестесіндегі инертті газдардан басқа барлық газдардың молекулаларында екі атомнан болады, ал инертті газдар мен металдардың молекулаларында бір атомнан болады.

12 грамм көміртегіде қанша бөлшек болса, сондай бөлшек саны бар зат мөлшерін - бір моль деп атайды. Кез-келген заттың 1 молінде бірдей молекула немесе атом саны бар. Бір моль мөлшеріндегі молекулалар (атомдар) санын Авагадро тұрақтысы деп аталады.

.

Бір моль заттың массасын- мольдік масса деп атайды. Өлшем бірлігі [М]=1кг/моль.

,

кг/моль.

Мысалы: көмірқышқыл газының (CO₂ ) мольдік массасын анықтайық.

Көмірқышқыл газының салыстырмалы молекулалық массасы мен мольдік массасы:

M_r(CO₂)=12+32=44.

кг/моль.

Зат мөлшерін – деп белгілейміз.

=N/N_A немесе =m/M.

Қалыпты жағдай қалыпты атмосфералық қысым Па.

Температура

Температура макроскопиялық жүйелердің термодинамикалық тепе-теңдік күйін сипаттайды. Ал макроскопиялық жүйенің әр бөлігінің температурасы түрліше болса, онда оның бір бөлігінен екінші бөлігіне энергия тасымалданады. Демек, температура – макроскопиялық жүйе бөлшектерінің жылулық қозғалысының интенсивтілігін көрсететін шама болып табылады. Температураны анықтаудың кез-келген әдісі температуралық шкаланы таңдауды қажет етеді. Температураны өлшеу тек жанама өлшеу арқылы мүмкін, яғни температураны денелердің физикалық қасиеттерінің температураға тәуелділіктерін қолдану арқылы анықтауға болады. Мысалы: денелердің температуралары өзгергенде олардың ұзындықтары, көлемі, тығыздықтары, серпімді қасиеттері, электрлік кедергісі және т.б. қасиеттері өзгереді. Денелердің осы қасиеттерінің кез-келгенінің өзгеруі температураны өлшеудің негізі болып табылады. Ол үшін термометрлік дене деп аталатын дене үшін қарастырылатын қасиетінің температураға функциональдық тәуелділігі белгілі болуы қажет. Халықаралық жүзградустық температуралық шкаласында температура Цельсий градусы (С⁰) түрінде өрнектеледі және -арқылы белгіленеді. Бұл жағдайда қалыпты атмосфералық қысымда мұздың еру және судың қайнау температурасы сәйкесінше 0 және 100 ⁰С-қа тең деп алынады. Термодинамикалық температуралық шкалада температура Кельвин түрінде өрнектеледі және Т арқылы белгіленеді. Термодинамикалық температура Т мен Цельсий шкаласындағы температура арасындағы байланыс келесі түрде беріледі:

температурасы (Цельсиий шкаласындағы ) абсолют ноль температура немесе термодинамикалық шкала бойынша ноль деп аталады.