Razmotrimo neke fenomene koji eksperimentalno potvrđuju glavne odredbe i zaključke molekularno -kinetičke teorije.

1. Brownovo kretanje.Škotski botaničar R. Brown (1773-1858), posmatrajući suspenziju polena u vodi pod mikroskopom, otkrio je da se čestice polena kreću žustro i nasumično, zatim se okrećući, a zatim prelazeći s mjesta na mjesto, poput čestica prašine u sunčevom zraku. Nakon toga se pokazalo da je tako složeno cik -cak gibanje karakteristično za sve čestice male veličine (1 μm) suspendirane u plinu ili tekućini. Intenzitet ovog pokreta, tzv Brownov, raste s povećanjem temperature medija, sa smanjenjem viskoznosti i veličine čestica (bez obzira na njihovu kemijsku prirodu). Razlog Brownovog kretanja dugo je ostao nejasan. Samo 80 godina nakon otkrića ovog efekta dato mu je objašnjenje: Brownovo kretanje suspendiranih čestica uzrokovano je utjecajem molekula medija u kojem su čestice suspendirane. Budući da se molekule kreću haotično, Brownove čestice primaju udarce iz različitih smjerova, pa čine pokret tako bizarnog oblika. Stoga je Brownovo gibanje potvrda zaključaka molekularno-kinetičke teorije o kaotičnom toplinskom kretanju atoma i molekula.

2. Sternovo iskustvo. Prvo eksperimentalno određivanje brzina molekula izveo je njemački fizičar O. Stern (1888-1970). Njegovi eksperimenti također su omogućili procjenu raspodjele brzina molekula. Postavka Stern prikazana je na Sl. 70. Platinska žica prekrivena slojem srebra rastegnuta je duž osi unutrašnjeg cilindra s utorom, koji se zagrijava strujom pri ispumpavanju zraka. Srebro isparava pri zagrijavanju. Atomi srebra, bježeći kroz prorez, pogodili su unutrašnju površinu drugog cilindra, dajući sliku proreza O.

Ako se uređaj dovede u rotaciju oko zajedničke osi cilindara, atomi srebra neće se smiriti u zazor, već će se pomaknuti od točke O za određenu udaljenost s. Slika proreza je zamućena. Istražujući debljinu nanesenog sloja, moguće je procijeniti raspodjelu brzina molekula koja odgovara Maxwellovoj raspodjeli.

Poznavajući radijuse cilindara, njihovu kutnu brzinu rotacije, kao i mjerenje s, moguće je izračunati brzinu kretanja atoma srebra pri datoj temperaturi žice. Eksperimentalni rezultati pokazali su da je prosječna brzina atoma srebra bliska onoj koja slijedi iz maxwellovske raspodjele brzina molekula.

3. Doživite Lammerta. Ovaj eksperiment omogućuje preciznije određivanje zakona raspodjele brzina za molekule. Dijagram vakuumske instalacije prikazan je na Sl. 71. Molekularna zraka koju stvara izvor, prolazeći kroz prorez, ulazi u prijemnik. Između izvora i prijemnika postavljena su dva diska sa utorima pričvršćenim na zajedničkoj osi. Kad diskovi miruju, molekuli stižu do prijemnika, prolazeći kroz proreze na oba

diskovi. Ako se osovina dovede u rotaciju, tada do prijemnika stižu samo oni molekuli koji su prošli utor na prvom disku i koji provode vrijeme jednako ili višestruko od vremena rotacije diska da putuju između diskova. Drugi disk zadržava druge molekule. Promjenom kutne brzine rotacije diskova i mjerenjem broja molekula koji ulaze u prijemnik, moguće je otkriti zakon raspodjele brzina molekula. Ovaj eksperiment je također potvrdio valjanost maxwellovske raspodjele brzina molekula.

4. Eksperimentalno određivanje Avogadrove konstante. Koristeći ideju o distribuciji molekularne visine (vidi formulu (45.4)), francuski naučnik J Perrin (1870-1942) eksperimentalno je odredio Avogadrovu konstantu. Ispitujući Brownovo kretanje pod mikroskopom, uvjerio se da su Brownove čestice raspoređene po visini poput molekula plina u gravitacijskom polju. Primjenjujući Boltzmannovu distribuciju na njih, možemo pisati

gdje m- masa čestica, m 1 je masa istisnute tekućine za nju: m = 4/3 r 3 , m 1 = 4/3 r 3  1 (r je polumjer čestice,  je gustoća čestice,  1 je gustoća tekućine).

Ako su n 1 i n 2 koncentracije čestica na nivoima h 1 i h 2, a k = R / N A , zatim

Značenje N a, dobiveno iz radova J. Perrina, odgovaralo je vrijednostima dobivenim u drugim eksperimentima, što potvrđuje primjenjivost raspodjele (45.4) na Brownove čestice.

Molekularna kinetička teorija je grana fizike koja proučava svojstva različitih agregatnih stanja, zasnovana na konceptu postojanja molekula i atoma kao najmanjih čestica materije. IKT se zasniva na tri glavna principa: 1. Sve se tvari sastoje od sitnih čestica: molekula, atoma ili iona. 2. Ove čestice su u kontinuiranom kaotičnom kretanju čija brzina određuje temperaturu tvari. Između čestica postoje sile privlačenja i odbijanja, čija priroda ovisi o udaljenosti između njih. Glavne odredbe ICT -a potvrđuju mnoge eksperimentalne činjenice. Postojanje molekula, atoma i iona dokazano je eksperimentalno, molekuli su dovoljno proučeni, pa čak i fotografirani pomoću elektronskih mikroskopa. Sposobnost plinova da se šire i zauzimaju neograničeno dugo celina volumen koji im se pruža objašnjava se kontinuiranim kaotičnim kretanjem molekula. Elastičnost gasovi,čvrste materije i tečnosti, sposobnost tečnosti

vlaženje nekih krutih tvari, procesi bojenja, lijepljenja, održavanje oblika čvrstim tijelima i još mnogo toga govore o postojanju sila privlačenja i odbijanja između molekula. Fenomen difuzije - sposobnost molekula jedne tvari da prodre u praznine između molekula druge - također potvrđuje glavne odredbe MCT -a. Fenomen difuzije objašnjava, na primjer, širenje mirisa, miješanje različitih tekućina, proces otapanja čvrstih tvari u tekućinama, zavarivanje metala taljenjem ili pritiskom. Potvrda kontinuiranog kaotičnog kretanja molekula je i Brownovo kretanje - kontinuirano kaotično kretanje mikroskopskih čestica nerastvorljivih u tekućini.

Kretanje Brownovih čestica objašnjava se kaotičnim kretanjem čestica tekućine, koje se sudaraju s mikroskopskim česticama i pokreću ih. Eksperimentalno je dokazano da brzina Brownovih čestica ovisi o temperaturi tekućine. Teoriju Brownovog kretanja razvio je A. Einstein. Zakoni kretanja čestica su statističke, vjerojatne prirode. Postoji samo jedan poznati način za smanjenje intenziteta Brownovog kretanja - smanjenje temperature. Postojanje Brownovog gibanja uvjerljivo potvrđuje kretanje molekula.

Stoga se svaka tvar sastoji od čestica količina tvari smatra se da je proporcionalno broju čestica, odnosno strukturnih elemenata sadržanih u tijelu, v.

Jedinica količine tvari je krtica.Moth je količina tvari koja sadrži onoliko strukturnih elemenata bilo koje tvari koliko ima atoma u 12 g ugljika C 12. Omjer broja molekula tvari prema količini tvari naziva se Avogadrova konstanta:

n a = N / v. na = 6,02 10 23 mol -1.

Avogadrova konstanta pokazuje koliko je atoma i molekula sadržano u jednom molu supstance. Molarna masa se naziva vrijednost jednaka omjeru mase tvari i količine tvari:

Molarna masa je izražena u kg / mol. Poznavajući molarnu masu, možete izračunati masu jedne molekule:

m 0 = m / N = m / vN A = M / N A

Prosječna masa molekula obično se određuje kemijskim metodama; Avogadrova konstanta se s velikom točnošću određuje pomoću nekoliko fizičkih metoda. Mase molekula i atoma određuju se s visokim stupnjem preciznosti pomoću masenog spektrografa, a mase molekula su vrlo male. Na primjer, masa molekula vode: t = 29,9 10 -27 kg.

Molarna masa povezana je s relativnom molekulskom masom g. Relativna molarna masa je vrijednost jednaka omjeru mase molekula date tvari prema 1/12 mase atoma ugljika C 12. Ako je poznata kemijska formula neke tvari, tada se pomoću periodnog sustava može odrediti njezina relativna masa koja, izražena u kilogramima, pokazuje vrijednost molarne mase ove tvari.

2) Oscilatorno kretanje molekula u prirodi i tehnologiji. Harmonične vibracije. Amplituda, period, frekvencija i faza oscilacija. Empirijski odrediti učestalost predloženog oscilatornog sistema.

Mehaničke vibracije su pokreti tijela koja se ponavljaju potpuno ili približno isto u pravilnim intervalima. Sile koje deluju između tela unutar razmatranog sistema tela nazivaju se unutrašnje sile. Sile koje djeluju na tijela sistema sa strane drugih tijela nazivaju se vanjske sile. Slobodne vibracije su vibracije koje su nastale pod utjecajem unutrašnjih sila, na primjer, klatna na žici. Oscilacije pod djelovanjem vanjskih sila - prisilne oscilacije, na primjer, klip u motoru. Zajednička karakteristika svih vrsta vibracija je ponavljanje procesa kretanja nakon određenog vremenskog intervala. Oscilacije opisane jednadžbom nazivaju se harmoničke. Konkretno, vibracije koje nastaju u sistemu s jednom silom obnavljanja proporcionalnom deformaciji su harmonične. Minimalni interval kroz koji dolazi do ponavljanja kretanja tijela naziva se period oscilacije T... Fizička veličina obrnuta razdoblju titranja i koja karakterizira broj oscilacija po jedinici vremena naziva se frekvencija. Učestalost se mjeri u hercima, 1 Hz = 1 s -1. Koristi se i koncept ciklične frekvencije koji određuje broj oscilacija u 2p sekundi. Modul maksimalnog pomaka iz ravnotežnog položaja naziva se amplituda. Vrijednost pod znakom kosinusa je faza oscilacije, j 0 je početna faza oscilacije. Derivati ​​se također harmonično mijenjaju, i, i ukupna mehanička energija pri proizvoljnom odstupanju NS(kut, koordinata itd.) jednako je gdje A i V- konstante određene parametrima sistema. Diferencirajući ovaj izraz i uzimajući u obzir odsustvo vanjskih sila, moguće je zapisati šta, gdje.

03.02.2015

Lekcija 39 (10 razred)

Tema. Glavne odredbe MCT -a o strukturi materije i njenoj eksperimentalnoj opravdanosti

1. Ciljevi predmeta molekularna fizika i MCT; makro i mikro objekti

Za početak, prisjetimo se svih prethodnih dijelova fizike koje smo proučavali i shvatimo da smo svo ovo vrijeme razmatrali procese koji se dešavaju s makroskopskim tijelima (ili objektima makrokosmosa). Sada ćemo proučiti njihovu strukturu i procese koji se u njima odvijaju.

Definicija. Makroskopsko telo- tijelo koje se sastoji od velikog broja čestica. Na primjer: automobil, osoba, planeta, bilijarska lopta ...

Mikroskopsko tijelo - tijelo koje se sastoji od jedne ili više čestica. Na primjer: atom, molekula, elektron ... (slika 1)

Pirinač. 1. Primjeri mikro i makro objekata

Utvrdivši tako predmet proučavanja MKT kursa, sada bismo trebali govoriti o glavnim ciljevima koje si MKT kurs postavlja, a to su:

1. Proučavanje procesa koji se dešavaju unutar makroskopskog tijela (kretanje i interakcija čestica)

2. Svojstva tijela (gustoća, masa, pritisak (za plinove) ...)

3. Proučavanje toplotnih pojava (zagrijavanje-hlađenje, promjene agregatnog stanja tijela)

Proučavanje ovih pitanja, koje će se odvijati kroz cijelu temu, sada će započeti činjenicom da ćemo formulirati takozvane osnovne odredbe ICT-a, odnosno neke izjave čija se istina ne dovodi u pitanje dugo vremena, a počevši od toga izgradit će se cijeli daljnji kurs ...

Analizirajmo ih jedan po jedan:

2. Prva osnovna odredba ICB -a; molekule, atome

Sve se tvari sastoje od velikog broja čestica - molekula i atoma.

Definicija. Atom- najmanja čestica hemijskog elementa. Veličine atoma (njihov promjer) su reda cm. Treba napomenuti da postoji relativno malo različitih vrsta atoma, za razliku od molekula. Sve njihove sorte koje su danas poznate čovjeku sakupljene su u takozvanoj periodnoj tablici (vidi sliku 2)

Pirinač. 2. Periodni sustav kemijskih elemenata (zapravo, varijacije atoma) D. I. Mendeleev

Molekula- strukturna jedinica materije koja se sastoji od atoma. Za razliku od atoma, oni su veći i teži od potonjih, i što je najvažnije, imaju veliku raznolikost.

Tvar čija se molekula sastoji od jednog atoma naziva se atomski, od više - molekularne... Na primjer: kisik, voda, kuhinjska sol () - molekularni; helijum srebro (He, Ag) - atomski.

Štoviše, treba shvatiti da svojstva makroskopskih tijela neće ovisiti samo o kvantitativnim karakteristikama njihovog mikroskopskog sastava, već i o kvalitativnim.

Ako u strukturi atoma tvar ima određenu geometriju ( kristalna rešetka), ili, obrnuto, nema, tada će ta tijela imati različita svojstva. Na primjer, amorfna tijela nemaju strogu tačku topljenja. Najpoznatiji primjeri su amorfni grafit i kristalni dijamant. Obje tvari se sastoje od atoma ugljika.

Pirinač. 3. Grafit i dijamant

Dakle, "koliko se, u kakvom međusobnom rasporedu i od kojih atoma i molekula sastoji tvar?" - prvo pitanje, odgovor na koji će nas približiti razumijevanju svojstava tijela.

3. Druga glavna odredba ICB -a

Sve čestice su u kontinuiranom toplotnom kaotičnom kretanju.

Baš kao u gore navedenim primjerima, važno je razumjeti ne samo kvantitativne aspekte ovog pokreta, već i kvalitativne za različite tvari.

Molekule i atomi čvrstih tijela podliježu malim vibracijama oko svog stalnog položaja; tekući - također vibriraju, ali zbog velike veličine međumolekulskog prostora ponekad se međusobno mijenjaju; čestice plina, zauzvrat, praktično bez sudara, slobodno se kreću po prostoru.

4. Treća glavna odredba ICB -a

Čestice međusobno djeluju.

Ova interakcija je elektromagnetske prirode (interakcija jezgri i elektrona atoma) i djeluje u oba smjera (privlačenje i odbijanje).

Ovdje: d- rastojanje između čestica; a- veličina čestica (prečnik).

Po prvi put pojam "atoma" uveo je starogrčki filozof i prirodni naučnik Demokrit (slika 4). U kasnijem periodu ruski naučnik Lomonosov aktivno se pitao o strukturi mikrosvijeta (slika 5).

Pirinač. 4. Demokrit Sl. 5. Lomonosov

5. Različite opcije za opravdanje odredbi ICB -a

Za početak, podsjetimo se na glavne odredbe ICT -a, naime:

1. Sva su tijela sastavljena od malih čestica - molekula i atoma,

2. Ove čestice su u stalnom kaotičnom kretanju,

3. Ove čestice međusobno kontinuirano djeluju.

Dakle, kako doći do empirijske potvrde ovih tvrdnji? Zapravo, svaka osoba, bez iznimke, upoznata je s jednom od metoda. Ovo je difuzija ili miješanje, jednostavno rečeno.

Definicija. Difuzija- proces međusobnog prodiranja molekula jedne tvari u prostor između molekula druge (slika 6).

Pirinač. 6. Proces difuzije u gasovima

Do difuzije može doći i u plinovima (ovaj proces možemo promatrati osjećajući širenje mirisa), u tekućinama (miješanje obojene vode različitih boja), pa čak i u krutim tvarima (ako se stakleni ili metalni listovi stave jedno na drugo vrlo glatko) dugo je nemoguće razlikovati gdje jedan list završava, a drugi počinje). Osim toga, postoji i mješovita difuzija, odnosno prodiranje molekula plina u čvrsta i tekuća tijela (inače ribe u vodi ne bi mogle disati) itd. (Slika 7)

Pirinač. 7.različiti primjeri difuzije

Zaista, ako pretpostavimo da je materija neka vrsta kontinuirane strukture, postaje potpuno neshvatljivo kako objasniti sve gore navedene pojave.

Međutim, glavni argument u objašnjavanju glavnih odredbi MCT -a je Brownovo kretanje.

6. Opis Brownovog eksperimenta

Definicija. Brownovo kretanje- kontinuirano termičko kaotično kretanje molekula materije (slika 8).

Ovaj izraz je počeo da se koristi nakon što je 1827. godine škotski botaničar Robert Brown, miješajući polen drveća sa vodom i pregledavajući kapljicu smjese pod mikroskopom, primijetio gore pomenuto kretanje.

Pirinač. 8. Trajektorija čestice u Brownovom kretanju

7. Objašnjenje Brownovog eksperimenta

Međutim, budući da je Brown mogao vidjeti samo čestice polena kroz mikroskop, pogrešno je protumačio svoje otkriće (mislio je da je polen živ). Brownovo kretanje može se objasniti samo na temelju molekularno -kinetičke teorije.

Razlog Brownovog kretanja čestice je taj što se sudari molekula tekućine na čestici ne poništavaju..

Slika 8.4 shematski prikazuje položaj jedne Brownove čestice i najbližih joj molekula. Kada se molekule kreću nasumično, impulsi koje prenose na Brownovu česticu, na primjer, lijevo i desno, nisu isti. Stoga rezultirajuća sila pritiska molekula tekućine na Brownovu česticu nije nula. Ova sila također uzrokuje promjenu kretanja čestice.

Pirinač. 9. Brownova čestica polena u vodi

Prosječni tlak ima određenu vrijednost i u plinu i u tekućini. Ali uvijek postoje manja slučajna odstupanja od ovog prosjeka. Što je manja površina tijela, to su uočljive relativne promjene sile pritiska koje djeluju na to područje. Tako, na primjer, ako područje ima veličinu reda nekoliko promjera molekule, tada se sila pritiska koja na nju djeluje naglo mijenja od nule do određene vrijednosti kada molekula uđe u ovo područje.
Konstrukcija teorije Brownovog kretanja i njena eksperimentalna potvrda od strane francuskog fizičara J. Perrina konačno je dovršila pobjedu molekularno -kinetičke teorije. Skoro stoljeće kasnije, njemački fizičar Albert Einstein (1879-1955) shvatio je da veliku česticu peludi jednostavno potiskuju mnogo manji molekuli vode, koji se sami već haotično kreću (slika 9).

Takva promatranja mogu se provesti na mnogo drugih načina: ispustite boju u vodu i pogledajte smjesu pod mikroskopom, promatrajte zasebnu mrlju prašine koja se kreće po vašem stanu ...

8. Dokaz ključnih tačaka

Stoga je prisutnost Brownovog kretanja u potpunosti potvrđena uvedenim odredbama MCT -a. Potvrđuje ih i sama činjenica kretanja peludi. Budući da se polen kreće, to znači da na njega djeluju sile. Jedini mogući razlog nastanka ovih sila je sudar malih tijela. Stoga više nije moguće sumnjati u prve dvije odredbe. A budući da čestica peludi mijenja smjer, to znači da je u različitim vremenima broj udaraca polena s određene strane različit, što znači da nema sumnje da molekule vode međusobno djeluju.

Brownovo kretanje je toplinsko kretanje i ne može se zaustaviti. S povećanjem temperature povećava se njen intenzitet. Na slici 8.3 prikazan je dijagram kretanja Brownovih čestica. Položaj čestica, označen tačkama, određuje se u pravilnim intervalima - 30 s. Ove su točke povezane ravnim linijama. U stvarnosti, putanja čestica je mnogo složenija.

Brownovo kretanje se može primijetiti i u plinu. Izvode ga čestice prašine ili dima suspendirane u zraku. Njemački fizičar R. Paul (1884-1976) živopisno opisuje Brownovo kretanje: „Nekoliko pojava je u stanju zarobiti posmatrača koliko i Brownovo kretanje. Ovdje je posmatraču dozvoljeno da pogleda iza kulisa

šta se dešava u prirodi Pred njim se otvara novi svijet - neprestana žurba ogromnog broja čestica. Najmanje čestice brzo lete u vidno polje mikroskopa, gotovo trenutno mijenjajući smjer kretanja. Veće čestice se sporije kreću, ali i stalno mijenjaju smjer. Velike čestice se praktično guraju zajedno na mjestu. Njihove izbočine jasno pokazuju rotaciju čestica oko svoje osi, koja stalno mijenja smjer u prostoru. Nigdje nema traga sistemu ili poretku. Dominacija slijepe slučajnosti snažan je i snažan utisak koji ova slika ostavlja na posmatrača. " Sadašnji koncept Brownovo kretanje koristi se u širem smislu. Na primjer, Brownovo kretanje je drhtanje strelica osjetljivih mjernih instrumenata, koje nastaje zbog toplinskog kretanja atoma dijelova instrumenata i okoline.

Perrinovi eksperimenti. Ideja koja stoji iza Perrinovih eksperimenata je sljedeća.
Poznato je da se koncentracija molekula plina u atmosferi smanjuje s visinom. Da nema toplinskog kretanja, svi bi molekuli pali na Zemlju i atmosfera bi nestala. Međutim, ako ne bi bilo privlačnosti za Zemlju, tada bi zbog toplinskog kretanja molekuli napustili Zemlju, budući da je plin sposoban za neograničeno širenje. Kao rezultat djelovanja ovih suprotnih faktora, uspostavlja se određena raspodjela molekula po visini, kao što je gore spomenuto, odnosno koncentracija molekula se prilično brzo smanjuje s visinom. Štoviše, što je veća masa molekula, brže se njihova koncentracija smanjuje s visinom.
Brownove čestice sudjeluju u toplinskom kretanju. Budući da je njihova interakcija zanemariva, skup ovih čestica u plinu ili tekućini može se smatrati idealnim plinom vrlo teških molekula. Slijedom toga, koncentracija Brownovih čestica u plinu ili tekućini u Zemljinom gravitacijskom polju trebala bi se smanjiti prema istom zakonu kao i koncentracija molekula plina. Ovaj zakon je dobro poznat.
Perrin je, koristeći mikroskop velikog uvećanja i plitke dubinske oštrine (plitka dubinska oštrina), promatrao Brownove čestice u vrlo tankim slojevima tekućine. Računajući koncentraciju čestica na različitim visinama, otkrio je da se ta koncentracija smanjuje s visinom prema istom zakonu kao i koncentracija molekula plina. Razlika je u tome što se, zbog velike mase Brownovih čestica, smanjenje događa vrlo brzo.
Štaviše, brojanje Brownovih čestica na različitim visinama omogućilo je Perrinu da odredi Avogadrovu konstantu potpuno novom metodom. Vrijednost ove konstante podudarala se s poznatom.
Sve ove činjenice svjedoče o ispravnosti teorije Brownovog kretanja i, prema tome, o činjenici da Brownove čestice učestvuju u toplinskom kretanju molekula.

Molekularna kinetička teorija je grana fizike koja proučava svojstva različitih agregatnih stanja, zasnovana na konceptu postojanja molekula i atoma kao najmanjih čestica materije. IKT se zasniva na tri glavna principa:

1. Sve tvari su sastavljene od najmanjih čestica: molekula, atoma ili iona.

2. Ove čestice su u kontinuiranom kaotičnom kretanju čija brzina određuje temperaturu tvari.

3. Postoje sile privlačenja i odbijanja između čestica, čija priroda ovisi o udaljenosti između njih.

Glavne odredbe ICT -a potvrđuju mnoge eksperimentalne činjenice. Postojanje molekula, atoma i iona dokazano je eksperimentalno, molekuli su dovoljno proučeni, pa čak i fotografirani pomoću elektronskih mikroskopa. Sposobnost plinova da se neograničeno šire i zauzimaju cijeli volumen koji im se daje objašnjava se kontinuiranim kaotičnim kretanjem molekula. Elastičnost plinova, čvrstih tvari i tekućina, sposobnost tekućina da namoče neke čvrste tvari, procesi bojenja, lijepljenja, zadržavanja oblika u čvrstim tijelima i još mnogo toga ukazuju na postojanje sila privlačenja i odbijanja između molekula. Fenomen difuzije - sposobnost molekula jedne tvari da prodre u praznine između molekula druge - također potvrđuje glavne odredbe MCT -a. Fenomen difuzije objašnjava, na primjer, širenje mirisa, miješanje različitih tekućina, proces otapanja čvrstih tvari u tekućinama, zavarivanje metala taljenjem ili pritiskom. Potvrda kontinuiranog kaotičnog kretanja molekula je i Brownovo kretanje - kontinuirano kaotično kretanje mikroskopskih čestica nerastvorljivih u tekućini.

Kretanje Brownovih čestica objašnjava se kaotičnim kretanjem čestica tekućine, koje se sudaraju s mikroskopskim česticama i pokreću ih. Eksperimentalno je dokazano da brzina Brownovih čestica ovisi o temperaturi tekućine. Teoriju Brownovog kretanja razvio je A. Einstein. Zakoni kretanja čestica su statističke, vjerojatne prirode. Postoji samo jedan poznati način za smanjenje intenziteta Brownovog kretanja - smanjenje temperature. Postojanje Brownovog gibanja uvjerljivo potvrđuje kretanje molekula.

Svaka tvar se sastoji od čestica, pa se smatra da je količina tvari proporcionalna broju čestica, odnosno strukturnim elementima koji se nalaze u tijelu.

Jedinica količine tvari je mol. Mol je količina tvari koja sadrži onoliko strukturnih elemenata bilo koje tvari koliko ima atoma u 12 g ugljika C12. Odnos broja molekula tvari prema količini tvari naziva se Avogadrova konstanta:

Avogadrova konstanta pokazuje koliko je atoma i molekula sadržano u jednom molu supstance. Molarna masa je masa jednog mola tvari, jednaka omjeru mase tvari prema količini tvari:

Molarna masa je izražena u kg / mol. Poznavajući molarnu masu, možete izračunati masu jedne molekule:

Molarna masa je povezana s relativnom molekulskom masom Mg. Relativna molekulska masa je vrijednost jednaka omjeru mase molekula date tvari prema 1/12 mase atoma ugljika C12. Ako je poznata kemijska formula neke tvari, tada se pomoću periodnog sustava može odrediti njezina relativna masa koja, izražena u kilogramima, pokazuje vrijednost molarne mase ove tvari.

Molekularno-kinetička teorija strukture materije temelji se na tri tvrdnje:

• tvar se sastoji od čestica;
• čestice se kreću nasumično;
• čestice međusobno djeluju.

Svaka je tvrdnja rigorozno dokazana eksperimentima.

Zapremina V sloja ulja jednaka je umnošku njegove površine S na debljinu d sloja, odnosno V = S * d / Stoga je veličina molekula maslinovog ulja:

Promjer molekule vode je približno 3 10 cm ... Pod pretpostavkom da svaki molekul vode s gustim pakiranjem molekula zauzima volumen od približno 3*10 8 cm 3 , broj molekula u kapi može se pronaći dijeljenjem volumena kapi 1 cm 3 po zapremini po molekuli:

MOLEKULA MASA. KOLIČINA SISTEMA.

Mase atoma i molekula značajno se razlikuju. Koje su vrijednosti prikladne za njihovu karakterizaciju? Kako odrediti broj atoma u bilo kojem makroskopskom tijelu?

Pojavljuje se nova količina - količina tvari.

Masa molekula vode. Mase pojedinačnih molekula i atoma su vrlo male. Na primjer, u 1 g voda sadrži 3,7 * 10 22 molekula. Stoga je masa jedne molekule vode (H 2 O) jednaka:

Budući da su mase molekula vrlo male, prikladno je u proračunima koristiti ne apsolutne vrijednosti masa, već relativne. Prema međunarodnom sporazumu, mase svih atoma i molekula uspoređuju se s masom atoma ugljika (tzv. Ugljikova ljestvica atomskih masa).

Relativna molekularna (ili atomska) masa tvari M r. naziva se odnos mase molekula (ili atoma) m 0 date tvari prema masi atoma ugljika m o:

Količina tvari najprirodnije bi bilo mjeriti prema broju molekula ili atoma u tijelu. No, broj molekula u bilo kojem makroskopskom tijelu je toliko velik da se u proračunima ne koristi apsolutni broj molekula, već relativni.

U Međunarodnom sistemu jedinica količina tvari izražena je u molovima.

Jedan mol je količina tvari koja sadrži onoliko molekula ili atoma koliko ima atoma u ugljiku težine 0,012 kg.

To znači da 1 mol bilo koje tvari sadrži isti broj atoma ili molekula. Ovaj broj atoma označava N A i naziva se stalnim Avogadrom u čast talijanskog naučnika (19. stoljeće).

N A - Avogadrova konstanta.

Da biste odredili Avogadro konstantu, morate pronaći masu jednog atoma ugljika. Gruba procjena mase može se izvršiti kao što je gore učinjeno za masu molekula vode (najpreciznije metode temelje se na skretanju ionskih zraka elektromagnetskim poljem).

Objašnjenje Brownovog kretanja.

Brownovo kretanje može se objasniti samo na temelju molekularno -kinetičke teorije. Razlog Brownovog kretanja čestice je taj što se utjecaji molekula tekućine na česticu ne poništavaju. Uz nasumično kretanje molekula, impulsi koje prenose na Brownovu česticu, na primjer, lijevo i desno, nisu isti, pa je rezultirajuća sila pritiska molekula tekućine na Brownovu česticu različita od nule. uzrokuje promjenu njegovog kretanja.

Gasovi lako se komprimira, čime se smanjuje prosječna udaljenost

između molekula, ali molekule se ne stišću. Zapremina posude je desetine hiljada puta veća od zapremine u

glupi molekuli. Plinovi se lako komprimiraju u ovom slučaju prosječna udaljenost između molekula se smanjuje, ali se molekule ne stišću jedna uz drugu.

Molekule se kreću kroz svemir ogromnom brzinom - stotinama metara u sekundi. Kad se sudaraju, odbijaju se jedno od drugog u različitim smjerovima poput bilijarskih lopti. Slabe sile privlačenja molekula plina ne mogu ih držati blizu jedna drugoj. Zbog toga gasovi se mogu neograničeno širiti. Ne zadržavaju svoj oblik ili volumen. Brojni udari molekula na stijenke posude stvaraju pritisak plina.