Uvažujme o niektorých javoch, ktoré experimentálne potvrdzujú hlavné ustanovenia a závery molekulárnej kinetickej teórie.

1. Brownov pohyb.Škótsky botanik R. Brown (1773-1858), keď pod mikroskopom pozoroval suspenziu peľu vo vode, zistil, že častice peľu sa pohybujú svižne a náhodne, potom rotujú a potom sa pohybujú z miesta na miesto, ako častice prachu v slnečnom lúči. Následne sa ukázalo, že taký komplexný kľukatý pohyb je charakteristický pre všetky malé častice (1 μm) suspendované v plyne alebo kvapaline. Intenzita tohto pohybu, tzv Brownian, rastie so zvyšujúcou sa teplotou média, so znižujúcou sa viskozitou a veľkosťou častíc (bez ohľadu na ich chemickú povahu). Dôvod Brownovho pohybu zostal dlho nejasný. Len 80 rokov po objavení tohto efektu dostal vysvetlenie: Brownov pohyb suspendovaných častíc je spôsobený nárazom molekúl média, v ktorom sú častice suspendované. Pretože sa molekuly pohybujú chaoticky, Brownove častice dostávajú šoky z rôznych smerov, a preto robia pohyb takého bizarného tvaru. Brownov pohyb je teda potvrdením záverov molekulárno-kinetickej teórie o chaotickom tepelnom pohybe atómov a molekúl.

2. Sternova skúsenosť. Prvé experimentálne stanovenie rýchlostí molekúl vykonal nemecký fyzik O. Stern (1888-1970). Jeho experimenty tiež umožnili odhadnúť distribúciu rýchlosti molekúl. Sternovo nastavenie je znázornené na obr. 70. Platinový drôt potiahnutý vrstvou striebra je natiahnutý pozdĺž osi vnútorného valca so štrbinou, ktorá sa pri čerpaní vzduchu ohrieva prúdom. Striebro sa zahrieva. Atómy striebra, unikajúce štrbinou, zasiahli vnútorný povrch druhého valca a vytvorili obraz štrbiny O.

Ak sa zariadenie uvedie do rotácie okolo spoločnej osi valcov, atómy striebra sa neusadia proti medzere, ale posunú sa z bodu O na nejakú vzdialenosť s. Rozrezaný obraz je rozmazaný. Skúmaním hrúbky nanesenej vrstvy je možné odhadnúť rozloženie rýchlosti molekúl, ktoré zodpovedá maxwellovskému rozdeleniu.

Keď poznáme polomery valcov, ich uhlovú rýchlosť otáčania a meranie s, je možné vypočítať rýchlosť pohybu atómov striebra pri danej teplote drôtu. Výsledky experimentu ukázali, že priemerná rýchlosť atómov striebra je blízka rýchlosti, ktorá vyplýva z maxwellovského rozloženia rýchlosti molekúl.

3. Zažite Lammert. Tento experiment umožňuje presnejšie určiť zákon o rozdelení rýchlosti pre molekuly. Schéma vákuovej inštalácie je znázornená na obr. 71. Molekulový lúč vytvorený zdrojom, ktorý prechádza štrbinou, vstupuje do prijímača. Dva disky so štrbinami upevnenými na spoločnej osi sú umiestnené medzi zdrojom a prijímačom. Keď sú disky nehybné, molekuly sa dostanú k prijímaču a prechádzajú štrbinami v oboch

disky. Ak je os nastavená na rotáciu, potom sa k prijímaču dostanú iba tie molekuly, ktoré prešli štrbinou na prvom disku a ktoré strávia čas rovný alebo násobok času otáčania disku cestovaniu medzi diskami. Druhý disk zadržiava ďalšie molekuly. Zmenou uhlovej rýchlosti otáčania diskov a meraním počtu molekúl vstupujúcich do prijímača je možné odhaliť zákon distribúcie rýchlostí molekúl. Tento experiment tiež potvrdil platnosť maxwellovského rozloženia rýchlosti molekúl.

4. Experimentálne stanovenie Avogadrovej konštanty. Francúzsky vedec J Perrin (1870-1942), ktorý využil myšlienku distribúcie molekúl podľa výšky (pozri vzorec (45.4)), experimentálne určil Avogadrovu konštantu. Pri skúmaní Brownovho pohybu pod mikroskopom nadobudol presvedčenie, že Brownove častice sú v gravitačnom poli distribuované pozdĺž výšky ako molekuly plynu. Aplikujúc na nich Boltzmannovu distribúciu, môžeme písať

kde m- hmotnosť častíc, m 1 je hmotnosť kvapaliny, ktorú vytlačila: m = 4/3 r 3 , m 1 = 4/3 r 3  1 (r - polomer častíc,  - hustota častíc,  1 - hustota kvapaliny).

Ak n 1 a n 2 sú koncentrácie častíc na úrovniach h 1 a h 2, a k = R / N A , potom

Význam N. a, získaný z prác J. Perrina, zodpovedal hodnotám získaným v iných experimentoch, čo potvrdzuje použiteľnosť distribúcie (45,4) na Brownove častice.

Molekulárna kinetická teória je odvetvie fyziky, ktoré študuje vlastnosti rôznych stavov hmoty na základe konceptu existencie molekúl a atómov ako najmenších častíc hmoty. IKT sú založené na troch hlavných zásadách: 1. Všetky látky sa skladajú z malých častíc: molekúl, atómov alebo iónov. 2. Tieto častice sú v nepretržitom chaotickom pohybe, ktorého rýchlosť určuje teplotu látky. Medzi časticami existujú sily príťažlivosti a odporu, ktorých povaha závisí od vzdialenosti medzi nimi. Hlavné ustanovenia IKT potvrdzujú mnohé experimentálne skutočnosti. Existencia molekúl, atómov a iónov bola experimentálne dokázaná, molekuly boli dostatočne študované a dokonca fotografované pomocou elektrónových mikroskopov. Schopnosť plynov expandovať a neobmedzene obsadzovať celá objem, ktorý im je poskytnutý, je vysvetlený nepretržitým chaotickým pohybom molekúl. Elasticita plyny, tuhých látok a kvapalín, schopnosť kvapalín

zvlhčovanie niektorých pevných látok, procesy farbenia, lepenia, udržiavania tvaru tuhými látkami a oveľa viac hovoria o existencii síl príťažlivosti a odpudivosti medzi molekulami. Fenomén difúzie - schopnosť molekúl jednej látky preniknúť do medzier medzi molekulami druhej - tiež potvrdzuje hlavné ustanovenia MCT. Fenomén difúzie vysvetľuje napríklad šírenie pachov, miešanie odlišných kvapalín, proces rozpúšťania tuhých látok v kvapalinách, zváranie kovov ich tavením alebo tlakom. Potvrdením kontinuálneho chaotického pohybu molekúl je aj Brownov pohyb - kontinuálny chaotický pohyb mikroskopických častíc nerozpustných v kvapaline.

Pohyb Brownových častíc sa vysvetľuje chaotickým pohybom kvapalných častíc, ktoré sa zrazia s mikroskopickými časticami a uvedú ich do pohybu. Experimentálne sa dokázalo, že rýchlosť Brownových častíc závisí od teploty kvapaliny. Teóriu Brownovho pohybu vypracoval A. Einstein. Zákony pohybu častíc majú štatistickú, pravdepodobnostnú povahu. Existuje iba jeden známy spôsob, ako znížiť intenzitu Brownovho pohybu - znížiť teplotu. Existencia Brownovho pohybu presvedčivo potvrdzuje pohyb molekúl.

Akákoľvek látka teda pozostáva z častíc množstvo hmoty považuje sa za úmerný počtu častíc, t.j. štruktúrnych prvkov obsiahnutých v tele, v.

Jednotkou množstva látky je Krtko.Mol je množstvo látky obsahujúcej toľko štruktúrnych prvkov z akejkoľvek látky, koľko atómov je v 12 g uhlíka C 12. Nazýva sa pomer počtu molekúl látky k množstvu látky Avogadrova konštanta:

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

Avogadrova konštanta ukazuje, koľko atómov a molekúl obsahuje jeden mól látky. Molárna hmotnosť sa nazýva hodnota rovnajúca sa pomeru hmotnosti látky k množstvu látky:

Molárna hmotnosť je vyjadrená v kg / mol. Keď poznáte molárnu hmotnosť, môžete vypočítať hmotnosť jednej molekuly:

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

Priemerná hmotnosť molekúl sa zvyčajne určuje chemickými metódami; Avogadrova konštanta sa s vysokou presnosťou určuje niekoľkými fyzikálnymi metódami. Hmotnosti molekúl a atómov sa určujú s vysokým stupňom presnosti pomocou hmotnostného spektrografu. Hmotnosti molekúl sú veľmi malé. Napríklad hmotnosť molekuly vody: t = 29,9 10 -27 kg.

Molárna hmotnosť súvisí s relatívnou molekulovou hmotnosťou Mr. Relatívna molárna hmotnosť je hodnota rovnajúca sa pomeru hmotnosti molekuly danej látky k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka C 12. Ak je známy chemický vzorec látky, pomocou periodickej tabuľky je možné určiť jej relatívnu hmotnosť, ktorá vyjadrená v kilogramoch ukazuje hodnotu molárnej hmotnosti tejto látky.

2) Oscilačný pohyb molekúl v prírode a technológii. Harmonické vibrácie. Amplitúda, perióda, frekvencia a fáza kmitov. Empiricky určte frekvenciu navrhovaného oscilačného systému.

Mechanické vibrácie sú pohyby tiel, ktoré sa v pravidelných intervaloch opakujú presne alebo približne rovnako. Sily pôsobiace medzi telesami vo vnútri uvažovaného systému telies sa nazývajú vnútorné sily. Sily pôsobiace na telesá systému zo strany iných telies sa nazývajú vonkajšie sily. Voľné vibrácie sú vibrácie, ktoré vznikli pod vplyvom vnútorných síl, napríklad kyvadla na strunu. Oscilácie pôsobením vonkajších síl - nútené kmity, napríklad piest v motore. Spoločným znakom všetkých typov vibrácií je opakovateľnosť pohybového procesu po určitom časovom intervale. Oscilácie opísané rovnicou sa nazývajú harmonické. Najmä vibrácie vznikajúce v systéme s jednou obnovovacou silou úmernou deformácii sú harmonické. Minimálny interval, v ktorom sa pohyb tela opakuje, sa nazýva perióda oscilácie T... Fyzická veličina inverzná k oscilačnej perióde a charakterizujúca počet kmitov za jednotku času sa nazýva frekvencia. Frekvencia sa meria v hertzoch, 1 Hz = 1 s -1. Používa sa aj koncept cyklickej frekvencie, ktorý určuje počet kmitov za 2 p sekundy. Modul maximálneho posunu z rovnovážnej polohy sa nazýva amplitúda. Hodnota pod znamienkom kosínu je fáza oscilácie, j 0 je počiatočná fáza oscilácie. Deriváty sa tiež harmonicky menia a celková mechanická energia s ľubovoľnou odchýlkou NS(uhol, súradnica atď.) sa rovná kde A a V.- konštanty určené systémovými parametrami. Diferencovaním tohto výrazu a zohľadnením absencie vonkajších síl je možné zapísať si čo, kde.

03.02.2015

Lekcia 39 (Ročník 10)

Téma. Hlavné ustanovenia MCT o štruktúre hmoty a jej experimentálnom odôvodnení

1. Ciele kurzu molekulárna fyzika a MCT; makro- a mikroobjekty

Na začiatok si pripomeňme všetky predchádzajúce časti fyziky, ktoré sme študovali, a pochopme, že celý ten čas sme zvažovali procesy, ktoré sa vyskytujú pri makroskopických telesách (alebo objektoch makrokozmu). Teraz budeme študovať ich štruktúru a procesy, ktoré v nich prebiehajú.

Definícia. Makroskopické telo- teleso pozostávajúce z veľkého počtu častíc. Napríklad: auto, človek, planéta, biliardová guľa ...

Mikroskopické telo - teleso pozostávajúce z jednej alebo viacerých častíc. Napríklad: atóm, molekula, elektrón ... (obr. 1)

Ryža. 1. Príklady mikro a makro objektov

Po určení predmetu štúdia kurzu MKT by ste teraz mali hovoriť o hlavných cieľoch, ktoré si kurz MKT stanovuje, a to:

1. Štúdium procesov prebiehajúcich v makroskopickom tele (pohyb a interakcia častíc)

2. Vlastnosti telies (hustota, hmotnosť, tlak (pre plyny) ...)

3. Štúdium tepelných javov (zahrievanie-chladenie, zmeny stavu agregácie tela)

Štúdium týchto otázok, ktoré bude prebiehať v rámci celej témy, začne teraz tým, že sformulujeme takzvané základné ustanovenia IKT, teda niektoré tvrdenia, ktorých pravdivosť nebola spochybnená. dlhý čas a od ktorého sa začne celý ďalší kurz ...

Poďme ich analyzovať jeden po druhom:

2. Prvé základné ustanovenie ICB; molekuly, atómy

Všetky látky sú zložené z veľkého počtu častíc - molekúl a atómov.

Definícia. Atom- najmenšia častica chemického prvku. Veľkosti atómov (ich priemer) sú rádovo cm Treba poznamenať, že na rozdiel od molekúl existuje relatívne málo rôznych typov atómov. Všetky ich odrody, ktoré sú dnes človeku známe, sú zhromaždené v takzvanej periodickej tabuľke (pozri obr. 2)

Ryža. 2. Periodická tabuľka chemických prvkov (v skutočnosti odrody atómov) DI Mendeleev

Molekula- štruktúrna jednotka hmoty, pozostávajúca z atómov. Na rozdiel od atómov sú väčšie a ťažšie ako tie druhé, a čo je najdôležitejšie, majú obrovskú rozmanitosť.

Látka, ktorej molekuly pozostávajú z jedného atómu, sa nazýva atómový, z viac - molekulárny... Napríklad: kyslík, voda, kuchynská soľ () - molekulárna; hélium striebro (He, Ag) - atómové.

Okrem toho by malo byť zrejmé, že vlastnosti makroskopických telies budú závisieť nielen od kvantitatívnych charakteristík ich mikroskopického zloženia, ale aj od kvalitatívnych.

Ak má látka v štruktúre atómov určitú geometriu ( kryštálová mriežka), alebo naopak nie, potom tieto telá budú mať rôzne vlastnosti. Napríklad amorfné telieska nemajú prísny bod topenia. Najslávnejšími príkladmi sú amorfný grafit a kryštalický diamant. Obe látky sú tvorené atómami uhlíka.

Ryža. 3. Grafit a diamant

Teda „z koľkých, v akom vzájomnom usporiadaní a z akých atómov a molekúl sa látka skladá?“ - prvá otázka, ktorej odpoveď nás priblíži k porozumeniu vlastností telies.

3. Druhé hlavné ustanovenie ICB

Všetky častice sú v nepretržitom tepelnom chaotickom pohybe.

Rovnako ako vo vyššie uvedených príkladoch je dôležité porozumieť nielen kvantitatívnym aspektom tohto hnutia, ale aj kvalitatívnym pre rôzne látky.

Molekuly a atómy pevných látok spôsobujú len malé vibrácie o svojej konštantnej polohe; kvapalina - tiež vibruje, ale kvôli veľkej veľkosti medzimolekulárneho priestoru niekedy navzájom menia miesta; plynné častice sa zase prakticky bez kolízie voľne pohybujú v priestore.

4. Tretie hlavné ustanovenie ICB

Častice navzájom interagujú.

Táto interakcia je svojou povahou elektromagnetická (interakcia jadier a elektrónov atómu) a funguje v oboch smeroch (príťažlivosť aj odpudzovanie).

Tu: d- vzdialenosť medzi časticami; a- veľkosť častíc (priemer).

Pojem „atóm“ prvýkrát predstavil staroveký grécky filozof a prírodovedec Demokritos (obr. 4). V neskoršom období sa ruský vedec Lomonosov aktívne pýtal na stavbu mikrosveta (obr. 5).

Ryža. 4. Demokritus Obr. 5. Lomonosov

5. Rôzne možnosti odôvodnenia ustanovení ICB

Na začiatok si pripomeňme hlavné ustanovenia IKT, a to:

1. Všetky telá sú zložené z malých častíc - molekúl a atómov,

2. Tieto častice sú v neustálom chaotickom pohybe,

3. Tieto častice navzájom interagujú nepretržite.

Ako teda získate empirické potvrdenie týchto tvrdení? V skutočnosti každý človek bez výnimky pozná jednu z metód. Jednoducho povedané, ide o difúziu alebo miešanie.

Definícia. Difúzia- proces vzájomného prieniku molekúl jednej látky do priestoru medzi molekulami druhej (obr. 6).

Ryža. 6. Proces difúzie v plynoch

Difúzia môže nastať v plynoch (tento proces môžeme pozorovať tak, že pociťujeme šírenie pachov), v kvapalinách (miešanie farebnej vody rôznych farieb) a dokonca aj v pevných látkach (ak sú na seba kladené veľmi hladké sklenené alebo kovové tabule po dlhú dobu je nemožné rozlíšiť, kde jeden list končí a druhý začína). Okrem toho existuje aj zmiešaná difúzia, to znamená prienik molekúl plynu do pevných a kvapalných telies (inak by ryby vo vode nemohli dýchať) atď. (Obr. 7)

Ryža. 7. rôzne príklady difúzie

Skutočne, ak predpokladáme, že hmota je akousi spojitou štruktúrou, stane sa úplne nepochopiteľným, ako vysvetliť všetky vyššie uvedené javy.

Hlavným argumentom pri vysvetľovaní hlavných ustanovení MCT je však Brownov pohyb.

6. Popis Brownovho experimentu

Definícia. Brownov pohyb- kontinuálny tepelný chaotický pohyb molekúl hmoty (obr. 8).

Tento termín sa začal používať potom, čo v roku 1827 škótsky botanik Robert Brown, ktorý zmiešal peľ naplaveného dreva s vodou a skúmal kvapku zmesi pod mikroskopom, pozoroval vyššie uvedený pohyb.

Ryža. 8. Dráha častice v Brownovom pohybe

7. Vysvetlenie Brownovho experimentu

Keďže však Brown cez mikroskop videl iba častice peľu, svoj objav si nesprávne vyložil (myslel si, že peľ žije). Brownov pohyb je možné vysvetliť iba na základe molekulárnej kinetickej teórie.

Dôvodom Brownovho pohybu častice je to, že vplyvy molekúl kvapaliny na častice sa navzájom nerušia..

Obrázok 8.4 schematicky ukazuje polohu jednej Brownovej častice a molekúl k nej najbližších. Keď sa molekuly pohybujú náhodne, impulzy, ktoré prenášajú na Brownovu časticu, napríklad doľava a doprava, nie sú rovnaké. Preto je výsledná sila tlaku molekúl kvapaliny na Brownovu časticu nenulová. Táto sila tiež spôsobuje zmenu pohybu častice.

Ryža. 9. Brownova častica peľu vo vode

Priemerný tlak má v plyne aj kvapaline určitú hodnotu. Ale vždy existujú malé náhodné odchýlky od tohto priemeru. Čím je plocha povrchu tela menšia, tým sú relatívne zmeny tlakovej sily pôsobiacej na túto oblasť citeľnejšie. Napríklad, ak má oblasť veľkosť rádovo niekoľko priemerov molekuly, potom na ňu pôsobiaca tlaková sila náhle prejde z nuly na určitú hodnotu, keď molekula vstúpi do tejto oblasti.
Konštrukcia teórie Brownovho pohybu a jej experimentálne potvrdenie francúzskym fyzikom J. Perrinom nakoniec zavŕšili víťazstvo molekulárnej kinetickej teórie. Takmer o storočie neskôr si nemecký fyzik Albert Einstein (1879-1955) uvedomil, že veľkú časticu peľu jednoducho tlačia oveľa menšie molekuly vody, ktoré sa už samy pohybujú chaoticky (obr. 9).

Takéto pozorovania je možné vykonať mnohými inými spôsobmi: kvapnite farbu do vody a pozrite sa na zmes pod mikroskopom, pozorujte oddelenú škvrnu prachu pohybujúcu sa vo vašom byte ...

8. Dôkaz o kľúčových bodoch

Prítomnosť Brownovho pohybu teda plne potvrdzujú zavedené ustanovenia MCT. Samotný fakt pohybu peľu ich potvrdzuje. Keďže sa peľ pohybuje, znamená to, že naň pôsobia sily. Jediným možným dôvodom vzniku týchto síl je zrážka akýchkoľvek malých telies. Preto už nie je možné pochybovať o prvých dvoch ustanoveniach. A keďže peľová častica mení svoj smer, znamená to, že v rôznych časoch je počet úderov na peľ z určitej strany odlišný, čo znamená, že niet pochýb o tom, že molekuly vody navzájom interagujú.

Brownov pohyb je tepelný pohyb a nemôže sa zastaviť. S rastúcou teplotou sa jeho intenzita zvyšuje. Obrázok 8.3 ukazuje diagram pohybu Brownových častíc. Polohy častíc označené bodkami sa určujú v pravidelných intervaloch - 30 s. Tieto body sú spojené rovnými čiarami. V skutočnosti je trajektória častíc oveľa zložitejšia.

Brownov pohyb je možné pozorovať aj v plyne. Vykonávajú ho častice prachu alebo dymu rozptýlené vo vzduchu. Nemecký fyzik R. Paul (1884-1976) pestrofarebne opisuje Brownov pohyb: „Len málo javov dokáže zaujať pozorovateľa rovnako ako Brownov pohyb. Tu má pozorovateľ dovolené nahliadnuť do zákulisia

čo sa deje v prírode. Otvára sa pred ním nový svet - nepretržitý zhon obrovského množstva častíc. Najmenšie častice rýchlo lietajú do zorného poľa mikroskopu a takmer okamžite menia smer pohybu. Väčšie častice sa pohybujú pomalšie, ale tiež neustále menia smer. Veľké častice sú prakticky zatlačené dohromady na svojom mieste. Ich výčnelky jasne ukazujú rotáciu častíc okolo ich osi, ktorá neustále mení smer v priestore. Nikde nie je ani stopa po systéme alebo poriadku. Nadvláda slepej náhody je tým silným a zdrvujúcim dojmom, ktorý tento obrázok vytvára na pozorovateľa. “ Súčasný koncept Brownov pohyb používané v širšom zmysle. Napríklad Brownov pohyb je trasenie šípok citlivých meracích prístrojov, ku ktorému dochádza v dôsledku tepelného pohybu atómov častí prístrojov a prostredia.

Perrinove experimenty. Myšlienka Perrinových experimentov je nasledovná.
Je známe, že koncentrácia molekúl plynu v atmosfére klesá s výškou. Ak by nedošlo k tepelnému pohybu, všetky molekuly by padli na Zem a atmosféra by zmizla. Ak by však k Zemi nebola žiadna príťažlivosť, v dôsledku tepelného pohybu by molekuly opustili Zem, pretože plyn je schopný neobmedzenej expanzie. V dôsledku pôsobenia týchto opačných faktorov je stanovené určité rozloženie molekúl pozdĺž výšky, ako je uvedené vyššie, to znamená, že koncentrácia molekúl klesá pomerne rýchlo s výškou. Navyše, čím väčšia je hmotnosť molekúl, tým rýchlejšie klesá ich koncentrácia s výškou.
Brownove častice sa zúčastňujú tepelného pohybu. Pretože ich interakcia je zanedbateľná, súbor týchto častíc v plyne alebo kvapaline možno považovať za ideálny plyn veľmi ťažkých molekúl. V dôsledku toho by sa koncentrácia Brownových častíc v plyne alebo kvapaline v gravitačnom poli Zeme mala znižovať podľa rovnakého zákona ako koncentrácia molekúl plynu. Tento zákon je dobre známy.
Perrin pomocou mikroskopu s veľkým zväčšením a malou hĺbkou ostrosti (malá hĺbka ostrosti) pozoroval Brownove častice vo veľmi tenkých vrstvách kvapaliny. Pri výpočte koncentrácie častíc v rôznych výškach zistil, že táto koncentrácia klesá s výškou podľa rovnakého zákona ako koncentrácia molekúl plynu. Rozdiel je v tom, že v dôsledku veľkej hmotnosti Brownových častíc dochádza k poklesu veľmi rýchlo.
Okrem toho počítanie Brownových častíc v rôznych výškach umožnilo Perrinovi určiť Avogadrovu konštantu úplne novou metódou. Hodnota tejto konštanty sa zhodovala so známou.
Všetky tieto skutočnosti svedčia o správnosti teórie Brownovho pohybu, a teda o skutočnosti, že Brownove častice sa podieľajú na tepelnom pohybe molekúl.

Molekulárna kinetická teória je odvetvie fyziky, ktoré študuje vlastnosti rôznych stavov hmoty na základe konceptu existencie molekúl a atómov ako najmenších častíc hmoty. IKT sú založené na troch hlavných zásadách:

1. Všetky látky sú zložené z najmenších častíc: molekúl, atómov alebo iónov.

2. Tieto častice sú v nepretržitom chaotickom pohybe, ktorého rýchlosť určuje teplotu látky.

3. Medzi časticami existujú sily príťažlivosti a odpudivosti, ktorých povaha závisí od vzdialenosti medzi nimi.

Hlavné ustanovenia IKT potvrdzujú mnohé experimentálne skutočnosti. Existencia molekúl, atómov a iónov bola experimentálne dokázaná, molekuly boli dostatočne študované a dokonca fotografované pomocou elektrónových mikroskopov. Schopnosť plynov expandovať na neurčito a obsadiť celý objem, ktorý im je poskytnutý, sa vysvetľuje nepretržitým chaotickým pohybom molekúl. Pružnosť plynov, tuhých a kvapalných látok, schopnosť kvapalín zvlhčovať niektoré tuhé látky, procesy farbenia, lepenia, zachovania tvaru pevnými látkami a mnohé ďalšie naznačujú existenciu síl príťažlivosti a odpudivosti medzi molekulami. Fenomén difúzie - schopnosť molekúl jednej látky preniknúť do medzier medzi molekulami druhej - tiež potvrdzuje hlavné ustanovenia MCT. Fenomén difúzie vysvetľuje napríklad šírenie pachov, miešanie rozdielnych kvapalín, proces rozpúšťania tuhých látok v kvapalinách, zváranie kovov ich tavením alebo tlakom. Potvrdením kontinuálneho chaotického pohybu molekúl je aj Brownov pohyb - kontinuálny chaotický pohyb mikroskopických častíc nerozpustných v kvapaline.

Pohyb Brownových častíc sa vysvetľuje chaotickým pohybom kvapalných častíc, ktoré sa zrazia s mikroskopickými časticami a uvedú ich do pohybu. Experimentálne sa dokázalo, že rýchlosť Brownových častíc závisí od teploty kvapaliny. Teóriu Brownovho pohybu vypracoval A. Einstein. Zákony pohybu častíc majú štatistickú, pravdepodobnostnú povahu. Existuje iba jeden známy spôsob, ako znížiť intenzitu Brownovho pohybu - znížiť teplotu. Existencia Brownovho pohybu presvedčivo potvrdzuje pohyb molekúl.

Každá látka pozostáva z častíc, preto sa množstvo látky v považuje za úmerné počtu častíc, tj. Štruktúrnym prvkom obsiahnutým v tele.

Jednotkou množstva látky je mol. Mól je množstvo látky obsahujúcej toľko štruktúrnych prvkov z akejkoľvek látky, koľko je atómov v 12 g uhlíka C12. Pomer počtu molekúl látky k množstvu látky sa nazýva Avogadrova konštanta:

Avogadrova konštanta ukazuje, koľko atómov a molekúl obsahuje jeden mól látky. Molárna hmotnosť je hmotnosť jedného molu látky, ktorá sa rovná pomeru hmotnosti látky k množstvu látky:

Molárna hmotnosť je vyjadrená v kg / mol. Keď poznáte molárnu hmotnosť, môžete vypočítať hmotnosť jednej molekuly:

Molárna hmotnosť súvisí s relatívnou molekulovou hmotnosťou Mg. Relatívna molekulová hmotnosť je hodnota rovnajúca sa pomeru hmotnosti molekuly danej látky k 1/12 hmotnosti atómu uhlíka C12. Ak je známy chemický vzorec látky, potom je možné pomocou periodickej tabuľky určiť jej relatívnu hmotnosť, ktorá pri vyjadrení v kilogramoch ukazuje hodnotu molárnej hmotnosti tejto látky.

Molekulárno-kinetická teória štruktúry hmoty je založená na troch tvrdeniach:

• látka je zložená z častíc;
• častice sa pohybujú náhodne;
• častice navzájom interagujú.

Každé tvrdenie je dôsledne dokázané experimentmi.

Objem V olejovej vrstvy sa rovná súčinu jej povrchovej plochy S hrúbkou d vrstvy, t.j. V = S * d / Preto je veľkosť molekuly olivového oleja:

Priemer molekuly vody je približne 3 10 cm ... Za predpokladu, že každá molekula vody s hustým balením molekúl zaberá objem približne 3*10 8 cm 3 „počet molekúl v kvapke možno zistiť vydelením objemu kvapky 1 cm 3 na objem na molekulu:

MOLEKULOVÁ HMOTA. MNOŽSTVO LÁTKY.

Hmotnosti atómov a molekúl sa výrazne líšia. Aké hodnoty je vhodné na ich charakterizáciu? Ako určiť počet atómov v každom makroskopickom tele?

Objaví sa nové množstvo - množstvo látky.

Hmotnosť molekuly vody. Hmotnosti jednotlivých molekúl a atómov sú veľmi malé. Napríklad v 1 g voda obsahuje 3,7 * 10 22 molekúl. Preto je hmotnosť jednej molekuly vody (H20) rovná:

Pretože hmotnosti molekúl sú veľmi malé, je vhodné pri výpočtoch použiť nie absolútne hodnoty hmotností, ale relatívne. Podľa medzinárodnej dohody sa hmotnosti všetkých atómov a molekúl porovnávajú s hmotnosťou atómu uhlíka (takzvaná uhlíková škála atómových hmotností).

Relatívna molekulová (alebo atómová) hmotnosť látky M r. nazývaný pomer hmotnosti molekuly (alebo atómu) m 0 danej látky k hmotnosti atómu uhlíka m o:

Množstvo hmoty najprirodzenejšie by bolo merať podľa počtu molekúl alebo atómov v tele. Počet molekúl v akomkoľvek makroskopickom tele je však taký veľký, že pri výpočtoch sa nepoužíva absolútny počet molekúl, ale relatívny.

V medzinárodnom systéme jednotiek je množstvo látky vyjadrené v móloch.

Jeden mol je množstvo látky, ktorá obsahuje toľko molekúl alebo atómov, koľko je atómov v uhlíku s hmotnosťou 0,012 kg.

To znamená, že 1 mol akejkoľvek látky obsahuje rovnaký počet atómov alebo molekúl. Tento počet atómov označuje N. A a nazýva sa konštantou Avogadro na počesť talianskeho vedca (19. storočie).

N. A - Avogadrova konštanta.

Na určenie Avogadrovej konštanty potrebujete nájsť hmotnosť jedného atómu uhlíka. Hrubý odhad hmotnosti je možné vykonať tak, ako bolo vykonané vyššie pre hmotnosť molekuly vody (najpresnejšie metódy sú založené na vychýlení iónových lúčov elektromagnetickým poľom).

Vysvetlenie Brownovho pohybu.

Brownov pohyb je možné vysvetliť iba na základe molekulárnej kinetickej teórie. Dôvodom Brownovho pohybu častice je to, že vplyvy molekúl kvapaliny na častice sa navzájom nerušia. Keď sa molekuly pohybujú náhodne, impulzy, ktoré prenášajú na Brownovu časticu, napríklad doľava a doprava, nie sú rovnaké; preto je výsledná sila tlaku kvapalných molekúl na Brownovu časticu nenulová, čo spôsobuje zmena jeho pohybu.

Plynyľahko skomprimovateľné, čím sa zníži priemerná vzdialenosť

medzi molekulami, ale molekuly sa navzájom nestláčajú. Objem nádoby je desaťtisíckrát väčší ako objem nádoby

hlúpe molekuly. Plyny sa ľahko stláčajú v tomto prípade sa priemerná vzdialenosť medzi molekulami znižuje, ale molekuly sa navzájom nestláčajú.

Molekuly sa pohybujú priestorom obrovskou rýchlosťou - stovky metrov za sekundu. Keď na seba narazia, odrazia sa od seba rôznymi smermi ako biliardové loptičky. Slabé sily príťažlivosti molekúl plynu ich nedokážu udržať blízko seba. Preto plyny môžu expandovať neobmedzene dlho. Nezachovávajú si tvar ani objem. Tlak plynu vytvára množstvo nárazov molekúl na steny nádoby.