Основи кінетично-молекулярної теорії

1. Кінетична і потенціальна енергія молекул.

2. Характеристика газоподібного стану речовини.

3. Вимірювання швидкості руху молекул.

4. Дослід Штерна.

5. Стала Лошмідта.

6. Середня кількість зіткнень і довжина вільного пробігу газів.

7. Тиск газу. Поняття вакууму.

1. Кінетична і потенціальна енергія молекул.

Сили притягання між молекулами діють лиш між різноіменими зарядами молекул, атомів (ядро одного атома притягується до електронів іншого атома), а сили відштовгухування діють між одноіменими зарядами (ядро одного атома відштовхується від ядра іншого). Сили притягання і відштовхування діють тільки на дуже маленьких відстанях, тому прикладаючи один до одного осколки фарфорової чашки не можна її “склеїти”, бо відстань між величезною кількості молекул у щілині така велика, що сили молекулярної взаємодії не виникає, але можна склеїти два свинцевих циліндра, два куски пластиліну (тому, що ці матеріали м’які і плвстичні).

Найменша відстань між молекулами, силами притягання і відштовхування можна знехтувати називається радіусом молекулярної дії.

2. Характеристика газоподібного стану речовини.

Кінетична енергія це інергія руху. Оскільки молекули рухаються, то молекули повині мати кінетичну енергію.

, m_o – маса однієї молекули, V – швидкість однієї молекули.

Молекули одного ітого ж газу рухаються з різними швидкостями, а тому вони повині мати різні кінетичні енергії.

– середня кінетична енергія молекул.

V_с.к. – середня квадратична швидкість.

Потенціальна енергія це енергія взаємодії. Оскільки молекули між собою взаємодіють то вони повині мати потенціальну енергію. Немає формули для визначення потенціальної енергії молекул, якщо відстань між молекулами буде більша ніж радіус молекулярної взаємодії, то ця енергія дорівнюватиме 0.

3. Вимірювання швидкостей руху молекул.

Газ не зберігає ні форми, ні об’єму, якщо навколо всіх молекул газу в якийсь момент часу описати радіуси що дорівнюють радіусу молекулярної взаємодії, то більше молекул буде поза сферою дії інших молекул. Отже в газі взаємодіє незначна кількість молекул, вони взаємодіють тільки при зіткненнях. Між зіткненнями молекули в газі рухаються рівномірно і прямолінійно.

4.Досліди Штерна

t_мол = t_об ;

Швидкість молекул водню при температурі 0⁰С дорівнює 1800 м/с, а азоту 500 м/с.

Решта в підручнику на ст. 38 "експериментальне визначення молекул" і до кінця цієї ст.

5. Стала Лошмідта

Закон Авогадро – в різних об’ємах різних газів при однакових умовах (температурі і тиску) міститься однакова кількість молекул.

Із закону Авогадро випливає, що з об’єму одного моля при однакових умовах має бути однаковим.

V_м – це об’єм одного моля газу при нормальних умовах (t=0^oC, p≈10⁵ Па)

V_м = 22,4_*10^-3 м³/моль

N_л – число Лошмідта це кількість молекул в одиниці об’єму при нормальних умовах.

6. Середня кількість зіткнень і довжина вільного пробігу газів.

Відстань яку пролітає молекула між двома послідовними зіткненнями називають довжиною вільного падіння і позначають .

– середня довжина вільного пробігу. n – кількість зіткнень молекул.

, V_c – середня швидкість, Z_c – середня кількість зіткнень молекул за 1с.

7. Тиск газу. Поняття вакууму.

p_н.а. = 760 мм.рт.ст. ≈ 1,013 10⁵ Па = 1атм.

p_н.а. = 10⁵ Па.

Якщо в будь-якому просторі з газом концентрація молекул менша від числа Лошмідта, то вважають, що в цьому просторі є розріджений газ (вакуум). Вважають, що в посудині високий вакуум, якщо довжина вільного пробігу залежить від розмірів посудини.

Основи молекулярно-кінетичної теорії газів

1. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії газів.

2. Залежність тиску газу від температури при сталому об’ємі.

3. Абсолютний нуль. Температура.

4. Теплова рівновага.

5. Вимірювання температури, температурні шкали.

6. Фізичний зміст температури.

1. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії газів.

Ідеальний газ це газ де молекули вважаються матеріальними точками між якими немає взаємодії.

– основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії.

Е_к –середня кінетична енергія молекул.

Основне рівняння справджується тільки для ідеального газу.

2 . Залежність тиску газу від температури при сталому об’ємі.

Розглянемо, як залежить тиск газу від температури, коли його маса і об’єм сталі. Візьмемо закриту посудину з газом і нагріємо її. Спочатку ми посудину покладемо в танучий сніг. Тиск при температурі 0⁰С позначимо р₀, а потім поступово нагріємо зовнішню посудину і при температурі t позначимо тиск р_t. Через дві точки В і С проведемо пряму (в точці В тиск дорівнює р₀, а в С тиск дорівнює р_t). Ця пряма і буде графіком залежності тиску газу від температури, якщо його маса і об’єм сталі. Якщо продовжити цей графік вліво то він перетнеться з віссю Оt в точці А, яка відповідає нульовому тиску газу для всіх газів температура при якій тиск газу повинен перетворитися в нуль однакова і дорівнює –273⁰С.