|
Ideal gazlarning molekulyar-kinetik nazariyasi
Fizikada issiqlik hodisalarini tavsiflash uchun ikkita asosiy usul qo'llaniladi: molekulyar-kinetik (statistik) va termodinamik.
Molekulyar kinetik usul (statistik) barcha moddalar xaotik harakatdagi molekulalardan tashkil topgan degan fikrga asoslanadi. Molekulalar soni juda ko'p bo'lganligi sababli, statistik qonunlardan foydalanib, butun modda uchun ma'lum qonuniyatlarni topish mumkin.
Termodinamik usul termodinamika qonunlari deb ataladigan asosiy eksperimental qonunlardan kelib chiqadi. Termodinamik usul Nyutonning eksperimental qonunlariga asoslangan klassik mexanika kabi hodisalarni o'rganishga yondashadi. Ushbu yondashuv hisobga olinmaydi ichki tuzilishi moddalar.
Molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tamoyillari
Va ularning eksperimental asoslari. Braun harakati.
Molekulalarning massasi va hajmi.
Makroskopik jismlardagi issiqlik hodisalarini oʻrganuvchi va jismlarning ichki xossalarining harakat va jismlarni tashkil etuvchi zarralar orasidagi oʻzaro taʼsir tabiatiga bogʻliqligini tushuntiruvchi nazariya deyiladi. molekulyar kinetik nazariya ( qisqartirilgan MKT ) yoki faqat molekulyar fizika.
Molekulyar kinetik nazariya uchta eng muhim qoidaga asoslanadi:
Ga binoan MKTning birinchi pozitsiyasi , v Barcha jismlar quyidagilardan iborat katta miqdor zarralar (atomlar va molekulalar), ular orasida bo'shliqlar mavjud .
Atom musbat zaryadlangan yadro va uni oʻrab turgan elektron qobiqdan tashkil topgan elektr neytral mikrozarrachadir. Xuddi shu turdagi atomlar to'plami deyiladi kimyoviy element ... Tabiiy holatda tabiatda 90 ta kimyoviy element atomlari mavjud bo'lib, ularning eng og'irligi urandir. Yaqinlashganda atomlar barqaror guruhlarga birlashishi mumkin. Bir-biri bilan bog'langan oz sonli atomlardan iborat tizimlar deyiladi molekulasi ... Masalan, suv molekulasi uchta atomdan iborat (rasm): Ikki vodorod atomi (H) va bitta kislorod atomi (O), shuning uchun u H 2 O deb ataladi. Molekulalar ma'lum bir moddaning eng kichik barqaror zarralari bo'lib, ular uning asosiy kimyoviy xossalari... Masalan, suvning eng kichik zarrasi suv molekulasi, eng kichik shakar zarrasi shakar molekulasidir.
Molekulalarga birlashtirilmagan atomlardan tashkil topgan moddalar tarkibidagi deyiladi atom holati; aks holda ular haqida gapirishadi molekulyar holat... Birinchi holda, moddaning eng kichik zarrasi atom (masalan, He), ikkinchi holda, molekula (masalan, H 2 O).
Agar ikkita jism bir xil miqdordagi zarralardan iborat bo'lsa, ular bu jismlar bir xil zarralarni o'z ichiga oladi, deyishadi moddaning miqdori ... Moddaning miqdori yunoncha n (nu) harfi bilan ko'rsatilgan va u bilan o'lchanadi mollar. 1 mol uchun 12 g ugleroddagi moddaning miqdorini oling. 12 g uglerod taxminan 6 ∙ 10 23 atomni o'z ichiga olganligi sababli, N zarrachadan iborat tanadagi moddaning miqdori (ya'ni mollar soni) uchun siz yozishingiz mumkin.
Agar siz N A = 6 ∙ 10 belgisini kiritsangiz 23 mol -1.
u holda (1) munosabat quyidagi oddiy formula shaklini oladi:
Shunday qilib, moddaning miqdori ma’lum makroskopik jismdagi N molekulalar (atomlar) sonining 0,012 kg uglerod atomidagi N A atomlar soniga nisbati:
Har qanday moddaning 1 molida N A = 6,02 · 10 23 molekula mavjud. N A raqami deyiladi Avogadro doimiy. Avogadro doimiysining jismoniy ma'nosi uning qiymati har qanday moddaning 1 molidagi zarrachalar sonini (atom moddadagi atomlar, molekulyar molekulalar) ko'rsatishida yotadi.
Bir mol moddaning massasi deyiladi molyar massa ... Agar molyar massa m harfi bilan belgilansa, u holda m massali jismdagi moddaning miqdori uchun quyidagilarni yozishimiz mumkin:
(2) va (3) formulalardan kelib chiqadiki, har qanday jismdagi zarrachalar sonini quyidagi formula bilan aniqlash mumkin:
Molyar massa formula bo'yicha aniqlanadi
M = M g · 10 -3 kg / mol
Bu yerda M g ni bildiradi moddaning nisbiy molekulyar (atom) massasi, amuda o'lchanadi (atom massa birliklari), molekulyar fizikada molekulalar (atomlar) massasini tavsiflash odatiy holdir. M g Agar ma'lum bir moddaning o'rtacha molekulyar massasi (m m) uglerod izotopi 12 C massasining 1/12 qismiga bo'linsa, aniqlanishi mumkin:
1/12 m 12 C = 1 amu = 1,66 10 -27 kg.
Masalalarni yechishda bu qiymat davriy jadval yordamida topiladi. Ushbu jadval elementlarning nisbiy atom massalarini ko'rsatadi. Ularni ma'lum bir modda molekulasining kimyoviy formulasiga muvofiq qo'shib, nisbiy molekulyar M g ni oling. . Masalan, uchun
uglerod (C) M g = 12 · 10 -3 kg / mol
suv (H 2 O) M g = (1 · 2 + 16) = 18 · 10 -3 kg / mol.
Xuddi shunday, va nisbiy atom massasi.
Bir mol gaz normal sharoitda V 0 = 22,4 10 23 m 3 hajmni egallaydi.
Shuning uchun, har qanday gazning 1 m 3 da normal sharoitlar (bosim bilan aniqlanadi P = 101325 Pa = 10 5 Pa = 1 atm; harorat 273 ° K (0 ° C), 1 mol ideal gaz hajmi V 0 = 22,4 10 -3 m 3) bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga oladi:
Bu raqam doimiy deb ataladi Loshmidt.
Molekulalar (atomlar kabi) aniq chegaralarga ega emas. Qattiq jismlarning molekulalarining o'lchamlarini taxminan quyidagicha hisoblash mumkin:
bu erda 1 molekula uchun hajm, butun tananing hajmi,
m va r - uning massasi va zichligi, N - undagi molekulalar soni.
Atom va molekulalarni oddiy ko'z bilan yoki optik mikroskop bilan ko'rish mumkin emas. Shu sababli, 19-asrning oxirida ko'plab olimlarning shubhalari. haqiqatda ularning mavjudligini tushunish mumkin. Biroq, XX asrda. vaziyat o'zgardi. Endi foydalanish elektron mikroskop, shuningdek, gologramma mikroskop yordamida nafaqat molekulalar, balki alohida atomlar tasvirini ham kuzatish mumkin.
Rentgen strukturaviy tahlil ma'lumotlari shuni ko'rsatadiki, har qanday atomning diametri d = 10 -8 sm (10 -10 m) ga teng. Molekulalar atomlardan kattaroqdir. Molekulalar bir necha atomlardan tashkil topganligi sababli, molekuladagi atomlar soni qancha ko'p bo'lsa, uning hajmi shunchalik katta bo'ladi. Molekulyar o'lchamlar 10 -8 sm (10 -10 m) dan 10 -5 sm (10 -7 m) gacha.
Ayrim molekulalar va atomlarning massalari juda kichik, masalan, suv molekulasi massasining mutlaq qiymati 3 · 10 -26 kg. Alohida molekulalarning massasi eksperimental ravishda maxsus qurilma - massa spektrometri yordamida aniqlanadi.
Atomlar va molekulalarni kuzatishga imkon beradigan to'g'ridan-to'g'ri tajribalardan tashqari, boshqa ko'plab bilvosita ma'lumotlar ham ularning mavjudligi foydasiga gapiradi. Bular, masalan, jismlarning issiqlik kengayishi, ularning siqilishi, ba'zi moddalarning boshqalarda erishi va boshqalar.
Ga binoan molekulyar kinetik nazariyaning ikkinchi taklifi, zarralar uzluksiz va xaotik (tasodifiy) harakat qiladi.
Bu holat tomir devorlariga diffuziya, bug'lanish, gaz bosimining mavjudligi, shuningdek, Broun harakati fenomeni bilan tasdiqlanadi.
Harakatning tasodifiyligi molekulalarning afzal ko'rgan yo'llari yo'qligini va ularning harakati tasodifiy yo'nalishga ega ekanligini anglatadi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
