22. Молекулалық физика. Молекула – кинетикалық теорияның (мкт) негізгі қағидалары

Молекулалық физика – денелердің физикалық қасиеттерін олардың микроскопиялық (молекулық) құрылымына негізделіп зерттейтін физика бөлімі.

Молекула-кинетикалық теория (МКТ) – заттың ең кішігірім құрылымдық бөлшектер (молекула, атом, ион) қозғалысы және әрекеттесуі арқылы денелердің құрылысын және қасиеттерін түсіндіреді.

МКТ – нің үш негізгі қағидасы:

1. Барлық денелер (заттар) – бөлшектерден (молекула, ион, атом) құралады.

2. Бөлшектер толассыз бейберекет (хаостық) қозғалыста болады (жылулық қозғалыс).

3. Бөлшектер өзара әрекеттеседі – тартады, тебеді.

Осы қағидалардың тәжірибелік негіздері бар

1. электрондық микроскоп арқылы тікелей бақылау; сұйықта қатты денелер еруі; заттардың өзара енуі

2. Броун қозғалысы; диффузия; сұйықтың булануы

3. қатты денелер беріктігі, серпімділігі; беттік керілу.

Молекула – заттың химиялық қасиеттерін сақтайтын ең кішігірім тұрақты бөлшегі. Молекула бір немесе әртүрлі химиялық элементтер бір немесе көп атомдардан құралады.

Атом – берілген химиялық элементтің қасиеттерін сақтайтын ең кішігірім бөлшегі.

Броун қозғалысы – сұйық (газ) молекулаларының теңеспеген соққылары әсерінен сұйық (газ) ішінде қалқыған макроскопиялық бөлшектердің үзіліссіз хаостық қозғалысы.

Р. Броун, 1827 ж ашқан

А. Эйнштейн, 1905 ж түсіндірген

23. Молекулардың өзара әрекеттесуі. Заттың агрегаттық (фазалық) күйлері

Молекулалар арасында тебу және тарту күштері бар. Оларды молекулааралық потенциалдық энергия арқылы суреттеу ыңғайлы. Молекулалардың кинетикалық және потенциалдық энергияларының арақатынасы заттың агрегаттық күйін анықтайды.

Молекулалар өзара әрекеттесу потенциалдық энергиясы U олардың өзара r12 арақашықтығынан тәуелді Молекуланың толық энергиясы

Әртүрлі абсолют температурадағы (Кельвин) заттың агрегаттық күйлері - молекулардың орташа кинетикалық энергиясы к – Больцман тұрақтысы

Молекулааралық өзара әрекеттесу потенциалдық энергиясының әлдебір арақашықтықта (r₀ – бұл қатты күйдегі молекулалар арақашықтығы және молекулалар диаметрі өлшеміне жақын, ) минимумы байқалады. Егер өте күшті тебіс; егер тартылыс; егер

24. Заттың мөлшері. Моль

Заттың массалық атом бірлігі (м.а.б)

Заттың салыстырмасы молекулалық (атомдық) массасы – М₂ молекула (атом) массасы – m₀ – дің 1 м.а.б. – қа қатынасы

Зат	С	Н	N	О	Н2О	СО2
М2	12	1	14	12	18	44

Моль – зат мөлшері, оның құрамына енетін бөлшектер саны 12 грамм көміртегі ¹²С құрамындағы атомдар санына тең.

Авогадро саны N_А – 12 грамм ¹²С көміртегіндегі атомдар саны.

Әрбір заттың мөлінде бірдей – Авогадро саны молекула болады.

Мольдік масса μ – заттың бір массасы,

,

Зат мөлшері (мольмен есептеледі)

,

Бөлшектер саны

Концентрация n – көлемнің бір бөлігіндегі бөлшектер саны.

25. МКТ-нің негізгі теңдеуі

Молекула-кинетикалық теорияда нақты газдың идеалдық моделі – идеал газ қарастырылады.

Идеал газ – молекулалардың өзара әрекеттесуін ескермеуге болатын газ, тек қана молекулар өзара және ыдыстық қабырғалармен соқтығысқанда өздерін абсолют серпімді мөлшерін ескермеуге болатын кішігірім шарик ретінде байқатады.

Молекулалардың соқтығысуы нәтижесінде олардың жылдамдықтары үзіліссіз өзгеріп отырады және бейберекет жылулық қозғалыс болғандықтан олардың бағыттары теңықтималды.

Молекулалар ыдыс қабырғасымен серпімді соқтығысқанда оған импульс береді, сондықтан қысым түсіреді

МКТ негізгі теңдеу: газ қысымы

мұнда n – газ концентрациясы, m₀ – молекула массасы, - молекулардың ілгерімелі қозғалысының орташа кинетикалық энергиясы.

Негізгі теңдеу макроскопиялық (тәжірибеде өлшенетін) шама қысымды микроскопиялық шаманың (молекула жылдамдығы) орташа мәнімен байланыстырады.

Орташа квадраттық жылдамдық

,

Молекулалар орташа жылдамдығы

,

Идеал газ үшін , сондықтан

, мұнда

- Больцман тұрақтысы, Т – абсолют температура, [Т]-К, Кельвин.