Масса молекул.

В силу исторических причин массы атомов и молекул измеряются в относительных единицах массы. Относительные массы называют ещё атомными единицами массы (а.е.м.). За единицу атомной массы принимается 1/12 массы атома углерода ₆С¹², т.е. 1(а.е.)=1/12m(₆С¹²)=1,66·10^-27 кг. Например масса атома кислорода m(О)=16 (а.е.), а масса атома углерода m(С)=12 (а.е.м.).

Массу молекулы, выраженную в атомных единицах, будем называть молекулярной массой. Относительная масса равна отношению массы одной молекулы к 1/12 массы атома углерода ₆С¹²

. (1.1)

Относительная масса – это число и она не имеет единиц измерения, но численно равна молекулярной массе. Чтобы найти относительную массу молекулы используют свойство аддитивности массы. Мы будем просто складывать массы атомов в (а.е.м.) из которых состоит данная молекула. Массы атомов возьмём из таблицы Менделеева. Найдём относительную массу молекулы воды

. (1.2)

Физические тела состоят из очень большого числа молекул или атомов, поэтому для определения количества вещества используют определённые порции, в которых содержится одно и тоже число молекул или атомов. Это число называют числом Авогадро. Обозначим его как N_А, тогда в 2-х порциях вещества содержится 2N_А молекул, в 3-х – 3N_А, в  порциях – ·N_А молекул. Из наших рассуждений следует, что для нахождения числа молекул N в веществе нужно количество порций умножить на число Авогадро N=·N_А. Число ν равное

, (1.3)

называют количеством вещества. Количество вещества – это число, которое показывает во сколько раз число молекул в данном веществе, превосходит число Авогадро. В Международной системе единиц СИ количество вещества  выражают в молях. По определению один моль – это количество вещества, в котором содержится столько же атомов или молекул, сколько их содержится в 0,012 кг углерода ₆С¹². Значит, в одном моле любого вещества содержится одно и тоже число атомов или молекул, равное числу Авогадро. Найдём это число, учитывая, что масса атома углерода равна m(₆С¹²)=12 а.е. Для этого массу всех атомов, содержащихся в одном моле углерода, 0,012 кг разделим на массу одного атома

(моль^-1). (1.4)

Массу вещества, взятого в количестве одного моля, будем называть молярной массой, и обозначать буквой . Молярная масса по определению равна

(кг/моль). (1.5)

С другой стороны молярную массу можно найти, разделив массу всего вещества М на число его молей (порций)

. (1.6)

Масса любого вещества может быть найдена как произведение массы одной молекулы m_мол на число всех молекул M = m_мол·N. Учитывая, что

(1.7)

получим

. (1.8)

По формуле (1.7) мы может определить массу молекулы любого вещества. Например, определим массы молекул воды. Относительные массы кислорода и воды найдём из таблицы Менделеева. Молярная масса равна относительной умноженной на 10^-3, поэтому для для воды (Н₂О)=2+16=18·10^-3 (кг/моль). Вычислим массу молекулы

(кг). (1.9)

Лекция № 2. Идеальный газ. Основное уравнение мкт.

В зависимости от характера взаимодействия молекул вещество может находиться в трёх агрегатных состояниях. Рассмотрим газообразное состояние вещества. Пусть некоторый газ находится в закрытом сосуде. Молекулы газа непрерывно и хаотично движутся, постоянно сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда. Ударяясь о стенки сосуда, газ оказывает на них давление, т.е. действует с некоторой силой на единицу площади

. (2.1)

В нашем случае давление газа – это результат действия очень большого числа молекул на единичную поверхность. Каждую секунду о поверхность ударяется разное число молекул, поэтому сила F, а значит и давление Р различно для различных моментов времени. В формуле (2.1) давление газа является средней величиной, которая характеризует действие всех молекул на протяжении некоторого интервала времени. Усреднёнными значениями могут быть описаны и другие величины, например температура. Метод описания свойств макроскопических систем на основе усреднённых значений называется молекулярно-кинетическим методом.

Давление газа может измеряться:

1. В Международной системе единиц в паскалях – это сила величиной в 1 Н, действующая на единичную поверхность [P]=Н/м²=Па.

2. В миллиметрах ртутного столба (мм.рт.ст.) – это давление, производимое 1 миллиметром ртутного столба на горизонтальную поверхность, т.е. Р=ρgh. Табличное значение для плотности ртути  = 13,6·10³ кг/м³, g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения, поэтому

(2.2)

3. Физической атмосферой (атм) – это давление производимое столбом ртути высотой в 760 мм.рт.ст. на горизонтальную поверхность.

(2.3)

Эта величина принимается за нормальное атмосферное давление. Если давление газа является нормальным и его температура 0°С, то говорят, что газ находится при нормальных условиях.