Лекция 1 Понятие об молекулярно - кинетической теории.

1.1. Основы мкт. Тепловое движение.

Молекуляр­ная физика — раздел физической науки, в котором рассматриваются зависимости агрегатных состояний и свойств тел от их строения, взаимодействия между частица­ми, из которых состоят тела, и характера движения частиц.

Молекулярная физика изучает строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений: любое тело состоит из большого числа хаотически движущихся молекул, которые не имеют преимущественного направления.

Интенсивность этого движения зависит от температуры вещества.

Доказательством хаотического движения молекул является броуновское движение.

Молекулярно - кинетическая теория:

• объясняет свойства тел, которые наблюдаются на опыте.

• использует статистический метод, рассматривая не движение отдельных молекул, а лишь средние величины, характеризующие движение всей совокупности частиц. Отсюда и другое ее название – статистическая физика.

Уже давно было доказано, что все тела состоят из атомов, молекул или ионов, нахо­дящихся в непрерывном хаотическом тепло­вом движении. Теория строения вещества, базирующаяся на этих представлениях, на­зывается молекулярно-кинетической. Ее ос­новы были заложены в 40-х годах XVIII в. М. В. Ломоносовым. Он сформу­лировал исходные положения этой теории и применил ее к объяснению различных явлений. Ломоносов считал, что все тела состоят из «корпускул», содержащих некоторое количество «элементов». Спустя сто­летие выяснилось, что под этими терминами нужно понимать молекулы и атомы.

Кинетическая теория газов является частью классической статистической физики и основана на следующих основных ее положениях:

1. в системе частиц выполняются законы сохранения импульса, момента импульса, энергии, электрического заряда и числа частиц (для закрытых систем, не претерпевающих химических реакций и других превращений);

2. все частицы системы считаются «мечеными», т.е. предполагается возможность отличать друг от друга тождественные частицы (например, молекулы одного и того же вещества);

3. все физические процессы в системе протекают в пространстве и времени непрерывно (например, под влиянием внешних воздействий энергия частицы меняется на любую величину, т.е. непрерывно);

4. каждая частица системы может иметь совершенно произвольные значения координат (в пределах объема системы) и компонент скорости совершенно независимо от того, какие значения этих характеристик у других частиц системы.

Экспериментальной проверкой правильности молекулярно-кинетической теории явилось объяснение на ее основе броуновского движения, процессов диффузии, теплопроводности и других явлений.

Огромная роль молекулярно-кинетической теории в развитии физики состоит в том, что она позволила единым образом подойти к изучению физических явлений, так или иначе связанных с характером движения молекул в телах.

Многие свойства тел в разных агрегатных состояниях объясняются различиями в характере движения атомов и молекул в газах, жидкостях и твердых телах.

Особенности теплового движения в трех агрегатных состояниях связаны с тем, что между молекулами действуют силы взаимного притяжения и отталкивания. Они проявляют себя тем в большей степени, чем меньше среднее расстояние между молекулами.

• В не слишком сильно сжатых газах:

средние расстояния между молекулами столь велики, что силы межмолекулярного взаимодействия практически не влияют на движение молекул.

Поэтому с достаточной степенью точности можно считать, что молекулы движутся прямолинейно и равномерно до тех пор, пока не происходят столкновения их между собой или со стенками сосуда, в котором находится газ.

• В твердых кристаллических телах:

- силы взаимодействия между частицами (атомами, молекулами или ионами) весьма велики. Одновременное действие сил притяжения и отталкивания между частицами твердых тел приводит к тому, что эти частицы не могут удалиться друг от друга на большие расстояния. Они совершают колебания около некоторых средних равновесных положений, которые называются узлами кристал­лической решетки.

• В жидкости:

имеет промежуточный характер между дву­мя предыдущими видами движений.

В нем наблюдаются черты, присущие тепловому движению частиц как в твердых телах, так и в газах. Молекула какое-то время колеб­лется около некоторого положения равнове­сия — находится в оседлом положении, ко­торое время от времени смещается на рас­стояния, сравнимые с размерами молекул.

Таким образом, молекула после пребывания в одном оседлом положении перемещается в другое оседлое положение. Выходит, что молекулы жидкости и колеблются и медлен­но перемещаются по объему сосуда.