Молекулалық -кинетикалық теорияның негізгі ережелері мен тұжырымдарын эксперименталды түрде растайтын кейбір құбылыстарды қарастырайық.

1. Броундық қозғалыс.Шотландиялық ботаник Р.Браун (1773-1858) микроскоппен су тозаңының суспензиясын бақылай отырып, тозаңның бөлшектерінің тез және кездейсоқ қозғалатынын, содан кейін айналатындығын, содан кейін күн сәулесіндегі шаң бөлшектері сияқты бір жерден екінші жерге жылжитынын анықтады. Кейіннен мұндай күрделі зигзаг қозғалысы газда немесе сұйықтықта ілінген кез келген шағын бөлшектерге (1 мкм) тән екені белгілі болды. Бұл қозғалыстың қарқындылығы деп аталады Броун,ортаның температурасының жоғарылауымен, тұтқырлығы мен бөлшектердің мөлшерінің азаюымен жоғарылайды (олардың химиялық сипатына қарамастан). Броундық қозғалыстың себебі ұзақ уақыт бойы түсініксіз болды. Бұл әсер ашылғаннан кейін 80 жыл өткен соң ғана оған түсініктеме берілді: ілінген бөлшектердің броундық қозғалысы бөлшектер ілінген орта молекулаларының әсерінен болады. Молекулалар бейберекет қозғалатындықтан, броундық бөлшектер әр түрлі бағыттағы соққыларды қабылдайды, сондықтан олар осындай біртүрлі формадағы қозғалысты жасайды. Сонымен, броундық қозғалыс атомдар мен молекулалардың ретсіз термиялық қозғалысы туралы молекулалық-кинетикалық теорияның тұжырымдарының растауы болып табылады.

2. Штерннің тәжірибесі.Молекулалардың жылдамдықтарын экспериментальды түрде анықтауды неміс физигі О.Штерн (1888-1970) жүргізді. Оның тәжірибелері молекулалардың таралу жылдамдығын бағалауға да мүмкіндік берді. Stern қондырғысы суретте көрсетілген. 70. Күміс қабатымен қапталған платина сымы ішкі цилиндр осі бойымен саңылаумен созылады, ол ауа сорылған кезде токпен қызады. Қыздыру кезінде күміс буланып кетеді. Саңылаудан шыққан күміс атомдары екінші цилиндрдің ішкі бетіне соғылып, ойықтың бейнесін береді О.

Егер құрылғы цилиндрлердің жалпы осінің айналасында айналса, онда күміс атомдары саңылауға орнықпайды, бірақ нүктеден ығысады. Oбіраз қашықтыққа с. Кескін кескіні бұлыңғыр. Шөгінді қабаттың қалыңдығын зерттей отырып, молекулалардың Максвеллиан таралуына сәйкес келетін жылдамдық таралуын бағалауға болады.

Цилиндрлердің радиустарын, олардың айналу бұрыштық жылдамдығын, сонымен қатар s өлшей отырып, күмістің атомдарының берілген температурадағы қозғалыс жылдамдығын есептеуге болады. Эксперимент нәтижелері күміс атомдарының орташа жылдамдығы молекулалардың Максвеллиандық таралу жылдамдығына жақын болатынын көрсетті.

3. Ламмерт тәжірибесі.Бұл тәжірибе молекулалар үшін жылдамдықтың таралу заңын дәлірек анықтауға мүмкіндік береді. Вакуум қондырғысының схемасы күріште көрсетілген. 71. Саңылаудан өтетін көзден пайда болған молекулалық сәуле қабылдағышқа түседі. Жалпы оське бекітілген слоттары бар екі диск көзі мен қабылдағыштың арасында орналасады. Дискілер қозғалмайтын кезде, молекулалар қабылдағышқа жетеді, екеуінің де слоттары арқылы өтеді

дискілер. Егер ось айналдырылса, онда қабылдағышқа бірінші дискінің ұясынан өткен және дискілер арасында жүру үшін дискінің айналу уақытына тең немесе одан көп уақыт жұмсайтын молекулалар ғана жетеді. Басқа молекулалар екінші дискіде сақталады. Дискілердің айналу бұрыштық жылдамдығын өзгерту және қабылдағышқа түсетін молекулалардың санын өлшеу арқылы молекулалардың жылдамдықтарының таралу заңын ашуға болады. Бұл эксперимент сонымен қатар молекулалардың Максвеллиан жылдамдығының таралуының дұрыстығын растады.

4. Авогадро тұрақтысын эксперименттік анықтау.Француз ғалымы Ж.Перрен (1870-1942) молекулалық биіктіктің таралуы идеясын қолдана отырып (45.4 формуланы қараңыз) Авогадроның тұрақтысын эксперименттік түрде анықтады. Броун қозғалысын микроскоппен зерттей отырып, ол браундық бөлшектердің гравитациялық өрістегі газ молекулалары сияқты биіктікте таралатынына сенімді болды. Больцман таратылымын оларға қолдана отырып, біз жаза аламыз

қайда м- бөлшектер массасы, м 1 сұйықтықтың массасы - оның орнына: m = 4/3 r 3 , m 1 = 4/3 r 3  1 (r - бөлшектің радиусы,  - бөлшектің тығыздығы,  1 - сұйықтың тығыздығы).

Егер n 1 және n 2 бөлшектердің деңгейдегі концентрациясы болса с 1 және с 2, а k = R / N A , онда

Мағынасы Н.а, Дж.Перриннің еңбектерінен алынған, басқа эксперименттерде алынған мәндерге сәйкес келді, бұл таралудың броундық бөлшектерге қолданылуын растайды (45.4).

Молекулалық кинетикалық теория - заттардың ең кіші бөлшектері ретінде молекулалар мен атомдардың бар екендігі туралы тұжырымдамаға негізделген әр түрлі күйдің қасиеттерін зерттейтін физиканың бір саласы. АКТ үш негізгі принципке негізделген: 1. Барлық заттар ұсақ бөлшектерден тұрады: молекулалар, атомдар немесе иондар. 2. Бұл бөлшектер үздіксіз хаотикалық қозғалыста, оның жылдамдығы заттың температурасын анықтайды.3. Бөлшектер арасында тартылу мен итерілу күштері бар, олардың табиғаты олардың арасындағы қашықтыққа байланысты. АКТ -ның негізгі ережелері көптеген тәжірибелік фактілермен расталады. Молекулалардың, атомдар мен иондардың бар екендігі тәжірибе жүзінде дәлелденді, молекулалар жеткілікті түрде зерттелді, тіпті электронды микроскоптардың көмегімен суретке түсірілді. Газдардың шексіз кеңеюі мен орналасу қабілеті барлығыоларға берілген көлем молекулалардың үздіксіз ретсіз қозғалысы арқылы түсіндіріледі. Серпімділік газдар,қатты және сұйық заттар, сұйықтықтардың қабілеті

кейбір қатты заттарды сулау, бояу, жабыстыру, қатты денелермен пішінін сақтау процестері және тағы басқалар молекулалар арасында тартылыс күштері мен итермелейтін күштердің бар екендігі туралы айтады. Диффузия құбылысы - бір заттың молекулаларының екіншісінің молекулалары арасындағы саңылауларға ену қабілеті - сонымен қатар МСТ негізгі ережелерін растайды. Диффузия құбылысы, мысалы, иістердің таралуын, бір -біріне ұқсамайтын сұйықтықтарды араластыруды, қатты заттарды сұйықтықта еріту процесін, металдарды балқыту арқылы немесе қысыммен дәнекерлеуді түсіндіреді. Молекулалардың үздіксіз хаотикалық қозғалысының растауы - бұл броундық қозғалыс - сұйықтықта ерімейтін микроскопиялық бөлшектердің үздіксіз хаотикалық қозғалысы.

Броундық бөлшектердің қозғалысы микроскопиялық бөлшектермен соқтығысып, оларды қозғалысқа келтіретін сұйық бөлшектердің ретсіз қозғалыстарымен түсіндіріледі. Броун бөлшектерінің жылдамдығы сұйықтықтың температурасына тәуелді екені тәжірибе жүзінде дәлелденді. Броундық қозғалыс теориясын А.Эйнштейн жасады. Бөлшектердің қозғалыс заңдары статистикалық, ықтималдық сипатта болады. Броундық қозғалыстың қарқындылығын төмендетудің белгілі бір ғана әдісі бар - температураны төмендету. Броундық қозғалыстың болуы молекулалардың қозғалысын сенімді түрде растайды.

Кез келген зат бөлшектерден тұрады, сондықтан зат мөлшеріол бөлшектердің санына пропорционалды деп есептеледі, яғни денеде болатын құрылымдық элементтер, v.

Зат мөлшерінің бірлігі меңКөбелеккез келген заттың 12 г көміртегіндегі атомдары қанша С 12 болса, сонша құрылымдық элементтері бар заттың мөлшері. Зат молекуласы санының зат мөлшеріне қатынасы деп аталады Авогадро тұрақтысы:

n a = N / v на = 6,02 10 23 моль -1.

Авогадро тұрақтысы заттың бір молінде қанша атомдар мен молекулалар бар екенін көрсетеді. Молярлық масса деп аталадызат массасының зат мөлшеріне қатынасына тең мән:

Молярлық массасы кг / мольмен өрнектеледі. Молярлық массаны біле отырып, сіз бір молекуланың массасын есептей аласыз:

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

Молекулалардың орташа массасы әдетте химиялық әдістермен анықталады; Авогадро тұрақтысы бірнеше физикалық әдістермен жоғары дәлдікпен анықталады. Молекулалар мен атомдардың массалары масс -спектрограф көмегімен жоғары дәлдікпен анықталады.Молекулалардың массалары өте аз. Мысалы, су молекуласының массасы: t = 29,9 10 -27 кг.

Молярлық масса мырзаның салыстырмалы молекулалық массасына байланысты. Салыстырмалы молярлық масса - берілген зат молекуласының массасының С 12 көміртек атомының 1/12 массасына қатынасына тең шама. Егер заттың химиялық формуласы белгілі болса, онда периодтық жүйенің көмегімен оның салыстырмалы массасын анықтауға болады, ол килограмммен көрсетілген, осы заттың молярлық массасының мәнін көрсетеді.

2) Табиғаттағы және техникадағы молекулалардың тербелмелі қозғалысы. Гармониялық тербелістер. Тербелістердің амплитудасы, периоды, жиілігі мен фазасы. Ұсынылған тербелмелі жүйенің жиілігін эмпирикалық түрде анықтаңыз.

Механикалық тербелістер - бұл белгілі бір уақыт аралығында дәл немесе шамамен бірдей қайталанатын денелердің қозғалысы. Қарастырылған денелер жүйесіндегі денелер арасында әрекет ететін күштер ішкі күштер деп аталады. Жүйе денелеріне басқа денелер тарапынан әсер ететін күштер сыртқы күштер деп аталады. Еркін тербелістер - бұл ішкі күштердің әсерінен пайда болған тербелістер, мысалы, жіптегі маятник. Сыртқы күштердің әсеріндегі тербелістер - мәжбүрлі тербелістер, мысалы, қозғалтқыштағы поршень. Дірілдің барлық түрлерінің ортақ ерекшелігі - белгілі бір уақыт аралығынан кейін қозғалыс процесінің қайталануы. Теңдеу сипатталған тербелістер гармоникалық деп аталады. Атап айтқанда, деформацияға пропорционалды бір қалпына келтіруші күші бар жүйеде пайда болатын тербелістер гармоникалық болып табылады. Дененің қозғалысы қайталанатын минималды интервал тербеліс периоды деп аталады Т.... Тербеліс периодына кері және уақыт бірлігіндегі тербеліс санын сипаттайтын физикалық шама жиілік деп аталады. Жиілік герцпен өлшенеді, 1 Гц = 1 с -1. 2p секундтағы тербеліс санын анықтайтын циклдік жиілік ұғымы да қолданылады. Тепе -теңдік күйден максималды орын ауыстыру модулі амплитуда деп аталады. Косинус белгісіндегі мән тербеліс фазасы, j 0 - бастапқы тербеліс фазасы. Туындылар да үйлесімді түрде өзгереді, және жалпы механикалық энергия кез келген ауытқу кезінде NS(бұрыш, координат және т.б.) тең қайда Aжәне V- жүйе параметрлерімен анықталатын тұрақтылар. Бұл өрнекті саралап, сыртқы күштердің жоқтығын ескере отырып, нені, қайда жазуға болады.

03.02.2015

39 -сабақ (10 -сынып)

Тақырып. Зат құрылымының МКТ негізгі ережелері және оның тәжірибелік негіздемесі

1. Молекулалық физика мен МКТ курсының міндеттері; макро- және микро объектілер

Алдымен, біз зерттеген физиканың барлық алдыңғы бөлімдерін еске түсірейік және осы уақыт ішінде біз макроскопиялық денелермен (немесе макрокосмос объектілерімен) жүретін процестерді қарастырып келгенімізді түсінеміз. Енді біз олардың құрылымы мен олардың ішінде болып жатқан процестерді зерттейтін боламыз.

Анықтама. Макроскопиялық дене- көптеген бөлшектерден тұратын дене. Мысалы: машина, адам, планета, бильярд допы ...

Микроскопиялық дене -бір немесе бірнеше бөлшектерден тұратын дене. Мысалы: атом, молекула, электрон ... (1 -сурет)

Күріш. 1. Сәйкесінше микро және макро объектілердің мысалдары

МКТ курсының зерттеу тақырыбын анықтай отырып, енді сіз МКТ курсының алдына қойған негізгі мақсаттары туралы айтуыңыз керек, атап айтқанда:

1. Макроскопиялық дененің ішінде жүретін процестерді зерттеу (бөлшектердің қозғалысы мен әрекеттесуі)

2. Денелердің қасиеттері (тығыздығы, массасы, қысымы (газдар үшін) ...)

3. Жылулық құбылыстарды зерттеу (қыздыру-суыту, дененің агрегация күйінің өзгеруі)

Бүкіл тақырып бойынша өтетін бұл мәселелерді зерттеу енді біз АКТ-ның негізгі ережелерін, яғни ақиқаттығына күмән келтірмейтін кейбір мәлімдемелерді тұжырымдаудан басталады. ұзақ уақыт, және одан әрі қарай барлық курс салынатын болады ...

Оларды бір -бірлеп талдайық:

2. ХББ бірінші негізгі ережесі; молекулалар, атомдар

Барлық заттар көптеген бөлшектерден - молекулалар мен атомдардан тұрады.

Анықтама. Атом- химиялық элементтің ең ұсақ бөлшегі. Атомдардың өлшемдері (олардың диаметрі) см ретін құрайды.Молекулалардан айырмашылығы атомдардың әр түрлі түрлері салыстырмалы түрде аз екенін ескеру қажет. Бүгінгі таңда адамға белгілі олардың барлық сорттары периодтық кестеде жиналған (2-суретті қараңыз).

Күріш. 2. Химиялық элементтердің периодтық жүйесі (іс жүзінде атомдардың сорттары) Д.И.Менделеев

Молекула- атомдардан тұратын заттың құрылымдық бірлігі. Атомдардан айырмашылығы, олар соңғысына қарағанда үлкен және ауыр, ең бастысы, олардың алуан түрлілігі бар.

Молекулалары бір атомнан тұратын зат деп аталады атомдық, одан да - молекулалық... Мысалы: оттегі, су, ас тұзы () - молекулалық; гелий күмісі (He, Ag) - атомдық.

Сонымен қатар, макроскопиялық денелердің қасиеттері олардың микроскопиялық құрамының сандық сипаттамаларына ғана емес, сапасына да байланысты болатынын түсіну керек.

Егер атомдардың құрылымында зат белгілі бір геометрияға ие болса ( кристалдық тор), немесе, керісінше, жоқ, онда бұл денелердің әр түрлі қасиеттері болады. Мысалы, аморфты денелерде қатаң балқу температурасы болмайды. Ең әйгілі мысалдар - аморфты графит пен кристалды алмас. Екі зат көміртек атомдарынан тұрады.

Күріш. 3. Графит және алмаз сәйкесінше

Сонымен, «зат қанша, қандай өзара орналасуда және қандай атомдар мен молекулалардан тұрады?» - бірінші сұрақ, оның жауабы бізді денелердің қасиеттерін түсінуге жақындатады.

3. ХББ екінші негізгі ережесі

Барлық бөлшектер үздіксіз термикалық хаотикалық қозғалыста болады.

Жоғарыда қарастырылған мысалдардағы сияқты, бұл қозғалыстың сандық аспектілерін ғана емес, сонымен қатар әр түрлі заттардың сапалық жақтарын да түсіну маңызды.

Қатты денелердің молекулалары мен атомдары олардың тұрақты орналасуы туралы кішкене ғана тербелістер жасайды; сұйық - сонымен бірге дірілдейді, бірақ молекулааралық кеңістіктің үлкендігіне байланысты олар кейде бір -бірімен орын ауыстырады; газ бөлшектері, өз кезегінде, іс жүзінде соқтығыспай, кеңістікте еркін қозғалады.

4. ХББ үшінші негізгі ережесі

Бөлшектер бір -бірімен әрекеттеседі.

Бұл өзара әрекеттесу электромагниттік сипатта (атом ядролары мен электрондарының өзара әрекеттесуі) және екі бағытта да әрекет етеді (тартылу да, итеру де).

Мұнда: d- бөлшектер арасындағы қашықтық; а- бөлшектердің мөлшері (диаметрі).

Алғаш рет «атом» ұғымын ежелгі грек философы және жаратылыстанушы ғалым Демокрит енгізді (4 -сурет). Кейінгі кезеңде орыс ғалымы Ломоносов микроәлемнің құрылымы туралы белсенді түрде сұрады (5 -сурет).

Күріш. 4. Демокрит сур. 5. Ломоносов

5. ХББ ережелерін негіздеудің әр түрлі нұсқалары

Алдымен АКТ -ның негізгі ережелерін еске түсірейік, атап айтқанда:

1. Барлық денелер ұсақ бөлшектерден тұрады - молекулалар мен атомдар,

2. Бұл бөлшектер тұрақты ретсіз қозғалыста,

3. Бұл бөлшектер бір -бірімен үздіксіз әрекеттеседі.

Сонымен, сіз бұл талаптардың эмпирикалық растауын қалай аласыз? Шындығында, әр адам, әдістердің біреуімен ерекшеленбейді. Бұл қарапайым тілмен айтқанда диффузия немесе араластыру.

Анықтама. Диффузия- бір заттың молекулаларының екіншісінің молекулалары арасындағы кеңістікке өзара ену процесі (6 -сурет).

Күріш. 6. Газдардағы диффузия процесі

Диффузия газдарда да болуы мүмкін (біз бұл процесті иістердің таралуын сезу арқылы байқай аламыз), сұйықтықтарда (түрлі түсті суды араластыру), тіпті қатты заттарда (егер шыны немесе металдың өте тегіс парақтары бір -бірінің үстіне қойылса). ұзақ уақыт бойы бір жапырақ қайда аяқталып, екіншісінің басталатынын ажырату мүмкін емес). Сонымен қатар, аралас диффузия да бар, яғни газ молекулаларының қатты және сұйық денелерге енуі (әйтпесе судағы балық дем ала алмайтын) және т.б. (7 -сурет).

Күріш. 7. диффузияның әр түрлі мысалдары

Шынында да, егер біз материяны үздіксіз құрылымның бір түрі деп есептесек, онда жоғарыда аталған құбылыстардың барлығын қалай түсіндіруге болатыны мүлде түсініксіз болады.

Дегенмен, МКТ негізгі ережелерін түсіндіруде негізгі дәлел - броундық қозғалыс.

6. Браун экспериментінің сипаттамасы

Анықтама. Броундық қозғалыс- зат молекулаларының үздіксіз термикалық хаотикалық қозғалысы (8 -сурет).

Бұл термин 1827 жылы шотландиялық ботаник Роберт Браун дрифт ағашының тозаңын сумен араластырып, қоспаның тамшысын микроскоппен зерттеп, жоғарыда аталған қозғалысты бақылағаннан кейін қолданыла бастады.

Күріш. 8. Броундық қозғалыстағы бөлшектің траекториясы

7. Браун тәжірибесінің түсіндірмесі

Алайда, Браун микроскоп арқылы тозаң бөлшектерін ғана көре алатындықтан, ол өзінің ашылуын қате түсіндірді (ол тозаң тірі деп ойлады). Броундық қозғалысты тек молекулалық -кинетикалық теория негізінде түсіндіруге болады.

Броундық бөлшектің қозғалысының себебі - сұйық молекулалардың бөлшекке әсер етуі бір -бірін жоймайды..

8.4 -суретте броундық бір бөлшектің және оған жақын молекулалардың орналасуы схемалық түрде көрсетілген. Молекулалар кездейсоқ қозғалса, олар броундық бөлшекке, мысалы, солға және оңға беретін импульстер бірдей болмайды. Демек, броундық бөлшекке сұйық молекулалардың қысымының әсер ететін күші нөлге тең емес. Бұл күш сонымен қатар бөлшектің қозғалысының өзгеруіне әкеледі.

Күріш. 9. Судағы тозаңның броундық бөлшегі

Орташа қысым газда да, сұйықта да белгілі бір мәнге ие. Бірақ әрқашан бұл орташа мәннен кездейсоқ ауытқулар болады. Дене бетінің ауданы неғұрлым аз болса, соғұрлым бұл аймаққа әсер ететін қысым күшінің салыстырмалы өзгерістері байқалады. Мысалы, егер аумақ молекуланың бірнеше диаметрінің тәртібінің өлшеміне ие болса, онда оған әсер ететін қысым күші молекула осы аймаққа енген кезде нөлден белгілі бір мәнге дейін күрт өзгереді.
Броундық қозғалыс теориясының құрылысы және оны француз физигі Ж.Перреннің эксперименттік растауы ақыры молекулалық -кинетикалық теорияның жеңісін аяқтады. Бір ғасырға жуық уақыт өткен соң, неміс физигі Альберт Эйнштейн (1879-1955) тозаңның үлкен бөлшегінің әлдеқайда кіші су молекулалары итеріп жібергенін түсінді, олар өздері қазірдің өзінде хаотикалық қозғалыста (9-сурет).

Мұндай бақылауларды басқа әдістермен де жүргізуге болады: бояуды суға тамызып, қоспаны микроскоппен қараңыз, пәтеріңізде қозғалатын шаңның бөлек бөлігін байқаңыз ...

8. Негізгі ойларды дәлелдеу

Осылайша, броундық қозғалыстың болуы MCT енгізілген ережелерімен толық расталады. Тозаң қозғалысының фактісі оларды растайды. Тозаң қозғалатындықтан, бұл оған күштер әсер ететінін білдіреді. Бұл күштердің пайда болуының бірден -бір мүмкін себебі - кез келген ұсақ денелердің соқтығысуы. Сондықтан алғашқы екі ережеге күмәндануға болмайды. Ал тозаң бөлшегі бағытын өзгертетіндіктен, бұл әр түрлі уақытта тозаңға белгілі бір жақтан соққылардың саны әр түрлі болатынын білдіреді, яғни су молекулаларының бір -бірімен әрекеттесетініне күмән жоқ.

Броундық қозғалыс - бұл термиялық қозғалыс, ол тоқтай алмайды. Температураның жоғарылауымен оның қарқындылығы артады. 8.3 суретте броун бөлшектерінің қозғалысының диаграммасы көрсетілген. Нүктелермен белгіленген бөлшектердің орналасуы тұрақты аралықта анықталады - 30 с. Бұл нүктелер түзу сызықтармен байланысқан. Шындығында, бөлшектердің траекториясы әлдеқайда күрделі.

Браун қозғалысын газда да байқауға болады. Ол ауада ілінген шаң немесе түтін бөлшектерімен жүзеге асады. Неміс физигі Р.Пауль (1884-1976) броундық қозғалысты түрлі-түсті суреттейді: «Броундық қозғалыс сияқты байқаушыны баурап алуға қабілетті құбылыстар аз. Мұнда бақылаушыға сахна артына қарауға рұқсат етілген

табиғатта не болады. Оның алдында жаңа әлем ашылады - көптеген бөлшектердің тоқтаусыз қарбаласы. Ең кішкентай бөлшектер микроскоптың көру аймағына тез ұшып, қозғалыс бағытын дереу өзгертеді. Үлкен бөлшектер баяу қозғалады, бірақ олар үнемі бағытын өзгертеді. Ірі бөлшектер іс жүзінде бір -біріне итеріледі. Олардың шығыңқы бөлшектерінің кеңістікте бағытын үнемі өзгертіп отыратын өз осінің айналасында айналуын анық көрсетеді. Еш жерде жүйенің немесе тәртіптің ізі жоқ. Соқыр кездейсоқтықтың үстемдігі - бұл сурет байқаушыға қатты әсер етеді ». Қазіргі түсінік Броундық қозғалыскең мағынада қолданылады. Мысалы, броундық қозғалыс - бұл құралдар мен қоршаған ортаның бөліктерінің атомдарының жылулық қозғалысының әсерінен болатын сезімтал өлшеу құралдарының көрсеткілерінің дірілдеуі.

Перриннің тәжірибелері.Перрин эксперименттерінің идеясы келесідей.
Атмосферадағы газ молекулаларының концентрациясы биіктікке қарай азаятыны белгілі. Егер жылулық қозғалыс болмаса, онда барлық молекулалар Жерге түсіп, атмосфера жоғалып кетер еді. Алайда, егер Жерге тартылыс болмаса, онда жылу қозғалысының арқасында молекулалар Жерден кетеді, өйткені газ шексіз кеңеюге қабілетті. Осы қарама -қарсы факторлардың әсер етуінің нәтижесінде молекулалардың биіктікте белгілі бір таралуы орнатылады, яғни жоғарыда молекулалардың концентрациясы тез төмендейді. Сонымен қатар, молекулалардың массасы неғұрлым көп болса, олардың концентрациясы биіктікке қарай тез төмендейді.
Броундық бөлшектер жылу қозғалысына қатысады. Олардың өзара әрекеттесуі шамалы болғандықтан, бұл бөлшектердің газдағы немесе сұйықтықтағы жиынтығын өте ауыр молекулалардың идеалды газы деп санауға болады. Демек, Жердің тартылыс өрісіндегі газдағы немесе сұйықтықтағы броун бөлшектерінің концентрациясы газ молекулаларының концентрациясы сияқты заңға сәйкес төмендеуі керек. Бұл заң бәріне белгілі.
Перрин микроскопты жоғары ұлғайту мен өрістің тереңдігі (өрістің таяз тереңдігі) көмегімен сұйықтықтың өте жұқа қабаттарында броундық бөлшектерді байқады. Әр түрлі биіктіктегі бөлшектердің концентрациясын есептей отырып, бұл концентрация газ молекулаларының концентрациясы сияқты заң бойынша биіктікке қарай төмендейтінін анықтады. Айырмашылығы мынада, броун бөлшектерінің көптігіне байланысты азайу өте тез жүреді.
Сонымен қатар, броун бөлшектерін әр түрлі биіктікте санау Перринге Авогадроның тұрақтысын мүлде жаңа әдіспен анықтауға мүмкіндік берді. Бұл константаның мәні белгіліге сәйкес келді.
Бұл фактілердің барлығы броундық қозғалыс теориясының дұрыстығына және сәйкесінше броундық бөлшектердің молекулалардың жылулық қозғалысына қатысатындығына куәлік береді.

Молекулалық кинетикалық теория - заттардың ең кіші бөлшектері ретінде молекулалар мен атомдардың бар екендігі туралы тұжырымдамаға негізделген әр түрлі күйдің қасиеттерін зерттейтін физиканың бір саласы. АКТ үш негізгі принципке негізделген:

1. Барлық заттар ең ұсақ бөлшектерден тұрады: молекулалар, атомдар немесе иондар.

2. Бұл бөлшектер үздіксіз хаотикалық қозғалыста, оның жылдамдығы заттың температурасын анықтайды.

3. Бөлшектер арасында тартылу мен итерілу күштері бар, олардың табиғаты олардың ара қашықтығына байланысты.

АКТ -ның негізгі ережелері көптеген эксперименттік фактілермен расталады. Молекулалар, атомдар мен иондардың бар екендігі тәжірибе жүзінде дәлелденді, молекулалар жеткілікті түрде зерттелді, тіпті электронды микроскоптардың көмегімен суретке түсірілді. Газдардың шексіз кеңеюі және оларға берілген барлық көлемді алу мүмкіндігі молекулалардың үздіксіз ретсіз қозғалыстарымен түсіндіріледі. Газдардың, қатты заттар мен сұйықтықтардың икемділігі, сұйықтардың кейбір қатты заттарды сулау қабілеті, бояу, желімдеу, пішіннің қатты денелерде сақталуы және тағы басқалар молекулалар арасында тартылу мен итерілу күштерінің бар екендігін көрсетеді. Диффузия құбылысы - бір заттың молекулаларының екіншісінің молекулалары арасындағы саңылауларға ену қабілеті де МКТ негізгі ережелерін растайды. Диффузия құбылысы, мысалы, иістердің таралуын, бір -біріне ұқсамайтын сұйықтықтарды араластыруды, қатты заттарды сұйықтықта еріту процесін, металдарды балқыту арқылы немесе қысыммен дәнекерлеуді түсіндіреді. Молекулалардың үздіксіз хаотикалық қозғалысының растауы - бұл броундық қозғалыс - сұйықтықта ерімейтін микроскопиялық бөлшектердің үздіксіз хаотикалық қозғалысы.

Броундық бөлшектердің қозғалысы микроскопиялық бөлшектермен соқтығысып, оларды қозғалысқа келтіретін сұйық бөлшектердің ретсіз қозғалыстарымен түсіндіріледі. Броун бөлшектерінің жылдамдығы сұйықтықтың температурасына тәуелді екені тәжірибе жүзінде дәлелденді. Броундық қозғалыс теориясын А.Эйнштейн жасады. Бөлшектердің қозғалыс заңдары статистикалық, ықтималдық сипатта болады. Броундық қозғалыстың қарқындылығын төмендетудің белгілі бір ғана әдісі бар - температураны төмендету. Броундық қозғалыстың болуы молекулалардың қозғалысын сенімді түрде растайды.

Кез келген зат бөлшектерден тұрады, сондықтан v зат мөлшері бөлшектердің санына пропорционалды деп есептеледі, яғни денеде болатын құрылымдық элементтер.

Зат мөлшерінің бірлігі - моль. Моль - 12 г көміртегі С12 құрамында қанша атом болса, сонша құрылымдық элементтері бар заттың мөлшері. Зат молекуласы санының зат мөлшеріне қатынасы Авогадро тұрақтысы деп аталады:

Авогадро тұрақтысы заттың бір молінде қанша атомдар мен молекулалар бар екенін көрсетеді. Молярлық масса - бұл заттың бір молінің массасы, заттың массасының зат мөлшеріне қатынасына тең:

Молярлық массасы кг / мольмен өрнектеледі. Молярлық массаны біле отырып, сіз бір молекуланың массасын есептей аласыз:

Молярлық массасы Mg салыстырмалы молекулалық массасына байланысты. Салыстырмалы молекулалық салмақ - берілген зат молекуласының массасының С12 көміртек атомының 1/12 массасына қатынасына тең шама. Егер заттың химиялық формуласы белгілі болса, онда периодтық жүйенің көмегімен оның салыстырмалы массасын анықтауға болады, ол килограмммен көрсетілгенде осы заттың молярлық массасының мәнін көрсетеді.

Зат құрылымының молекулалық-кинетикалық теориясы үш тұжырымға негізделген:

• зат бөлшектерден тұрады;
• бөлшектер кездейсоқ қозғалады;
• бөлшектер бір -бірімен әрекеттеседі.

Әрбір мәлімдеме тәжірибе арқылы қатаң түрде дәлелденеді.

Мұнай қабатының V көлемі қабаттың қалыңдығына d оның S ауданының өніміне тең, яғни V = S * d / Демек, зәйтүн майы молекуласының көлемі:

Су молекуласының диаметрі шамамен 3 10 см ... Молекулалардың тығыз қаптамасы бар әрбір су молекуласы шамамен көлемді алады деп есептесек 3*10 8 см 3 , тамшыдағы молекулалар санын тамшы көлемін бөлу арқылы табуға болады 1 см 3 молекуланың көлеміне:

МОЛЕКУЛАЛЫҚ МАССА. ЗАТ САНЫ.

Атомдар мен молекулалардың массалары айтарлықтай ерекшеленеді. Оларды сипаттауға қандай құндылықтар қолайлы? Кез келген макроскопиялық денеде атомдар санын қалай анықтауға болады?

Жаңа мөлшер пайда болады - зат мөлшері.

Су молекуласының массасы. Жеке молекулалар мен атомдардың массалары өте аз. Мысалы, жылы 1 г суда 3,7 * 10 22 молекуласы бар. Демек, бір су молекуласының массасы (H 2 O) тең:

Молекулалардың массалары өте аз болғандықтан, есептеулерде массалардың абсолюттік емес, салыстырмалы мәндерін қолдану ыңғайлы. Халықаралық келісім бойынша барлық атомдар мен молекулалардың массалары көміртек атомының массасымен салыстырылады (атомдық массалардың көміртегі шкаласы деп аталады).

Заттың салыстырмалы молекулалық (немесе атомдық) массасы M r. берілген заттың m 0 молекуласының (немесе атомының) массасының көміртек атомының массасына қатынасы m o деп аталады:

Заттың мөлшеріДенедегі молекулалар мен атомдардың саны бойынша өлшеу ең табиғи болар еді. Бірақ кез келген макроскопиялық денеде молекулалардың саны соншалықты көп, есептеулерде молекулалардың абсолютті саны емес, салыстырмалы.

Халықаралық бірліктер жүйесінде зат мөлшері мольмен өрнектеледі.

Бір моль - құрамында 0,012 кг көміртегі бар қанша атом болса, сонша молекула немесе атом бар заттың мөлшері.

Бұл кез келген заттың 1 молінде бірдей атомдар немесе молекулалар бар екенін білдіреді. Бұл атомдардың санын білдіреді Н. Aжәне итальян ғалымының құрметіне тұрақты Авогадро деп аталады (19 ғ.).

Н. A - Авогадро тұрақтысы.

Авогадро тұрақтысын анықтау үшін бір көміртек атомының массасын табу керек. Су молекуласының массасы үшін жоғарыда айтылғандай массаны шамамен бағалауға болады (ең дәл әдістер электромагниттік өрістің ион сәулелерінің ауытқуына негізделген).

Броун қозғалысының түсіндірмесі.

Броундық қозғалысты тек молекулалық -кинетикалық теория негізінде түсіндіруге болады. Броундық бөлшектің қозғалысының себебі - сұйық молекулалардың бөлшекке әсер етуі бір -бірін жоймайды. Молекулалардың кездейсоқ қозғалысы кезінде олар броундық бөлшекке, мысалы, солға және оңға берілетін импульстер бірдей емес, сондықтан броундық бөлшекке сұйық молекулалардың қысымының әсер ететін күші нөлге тең емес. қозғалысының өзгеруіне әкеледі.

Газдароңай қысылады, осылайша орташа қашықтықты азайтады

молекулалар арасында, бірақ молекулалар бір -бірін қыспайды. Ыдыстың көлемі оның көлемінен он мың есе үлкен

ақымақ молекулалар. Газдар оңай сығылады бұл жағдайда молекулалар арасындағы орташа қашықтық азаяды, бірақ молекулалар бір -бірін қыспайды.

Молекулалар ғарышта үлкен жылдамдықпен қозғалады - секундына жүздеген метр. Олар соқтығысқанда, олар бильярд шарлары сияқты әр түрлі бағытта секіреді. Газ молекулаларының тартылуының әлсіз күштері оларды бір -біріне жақын ұстай алмайды.Сондықтан газдар шексіз кеңейе алады.Олар пішінін де, көлемін де сақтамайды. Кеме қабырғаларына молекулалардың көптеген әсерлері газ қысымын тудырады.