Профтехосвіта
  • slides
  • slides
  • slides
  • slides

Основні положення МКТ

Основні положення МКТ

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії та її підтвердження на основі дослідів

Речовина може перебувати в трьох агрегатних станах: твердому, рідкому і газоподібному. Молекулярна фізика — розділ фізики, у якому вивчаються фізичні властивості тіл у різних агрегатних станах на основі їх молекулярної будови.

Молекулярно-кінетична теорія зародилася в ХІХ-му столітті з метою пояснити будову і властивості речовини на основі уявлень про те, що речовина складається з найдрібніших частинок — молекул, які безперервно рухаються й взаємодіють одна з одною. Особливих успіхів ця теорія досягла під час пояснення властивостей газів.

Молекулярно-кінетичною теорією називають вчення про будову і властивості речовини на основі уявлень про існування атомів і молекул як найменших частинок хімічних речовин.

В основі МКТ лежать три основні положення:

1) всі речовини утворені з найдрібніших частинок — молекул, які самі складаються з атомів. Молекули й атоми являють собою електрично нейтральні частинки. За певних умов молекули й атоми можуть набувати додаткового електричного заряду та перетворюватися на позитивні або негативні іони;

2) атоми й молекули перебувають у безперервному хаотичному русі;

3) частинки взаємодіють одна з одною силами, що мають електричну природу.

Найяскравішим експериментальним підтвердженням уявлень про молекулярно-кінетичну теорію (безладний рух атомів і молекул) є броунівський рух. Це тепловий рух найдрібніших мікроскопічних частинок, зважених у рідині або газі. Цей рух був відкритий англійським ботаніком Р. Броуном у 1827 р. Броунівські частинки рухаються під впливом безладних ударів молекул. Через хаотичний тепловий рух молекул ці удари ніколи не врівноважують одна одну. У результаті швидкість броунівської частинки безладно змінюється за модулем і напрямом, а її траєкторія утворює складну зигзагоподібну криву.

Теорія броунівського руху була створена А. Ейнштейном у 1905 р. Експериментально теорія Ейнштейна була підтверджена в дослідах французького фізика Ж. Перрена, проведених у 1908-1911 pp. Постійний хаотичний рух молекул речовини проявляється також в іншому явищі, яке легко спостерігати,— дифузії. Дифузією називається явище проникнення двох або кількох дотичних речовин одна в одну. Найшвидше процес протікає в газі, якщо він неоднорідний за складом. Дифузія призводить до утворення однорідної суміші, незалежно від густини компонентів. Дифузія й броунівський рух — споріднені явища. Взаємопроникнення дотичних речовин одна в одну й безладний рух найдрібніших частинок, зважених у рідині або газі, відбуваються внаслідок хаотичного теплового руху молекул. Переконатися в існуванні молекул і оцінити їх розмір можна досить просто. Помістимо маленьку крапельку олії на поверхню води. Масляна пляма буде розтікатися по поверхні води, але площа масляної плівки не може перевищувати певного значення. Можна припустити, що максимальна площа плівки відповідає масляному шару товщиною в одну молекулу. Наприклад, крапелька оливкової олії об’ємом 1 мм3 розтікається площею не більшою 1 м2. Звідси випливає, що розмір молекули олії порядку 10-9 м. Багато дослідів свідчать про наявність сил міжмолекулярної взаємодії. Сили, що діють між двома молекулами, залежать від відстані між ними. Молекули є складними просторовими структурами, що містять як позитивні, так і негативні заряди. Якщо відстань між молекулами досить велика, то переважають сили міжмолекулярного притягнення. На малих відстанях переважають сили відштовхування. Залежності результуючої сили F і потенційної енергії взаємодії між молекулами від відстані між їх центрами якісно зображені на рисунку.

 На певній відстані r = r0 сила взаємодії зводиться до нуля. Цю відстань умовно можна прийняти за діаметр молекули.

Питання

1. У чому полягає суть броунівського руху?

2. У чому полягає явище дифузії?

3. Перелічіть відомі вам докази існування молекул.

4. Наведіть приклади фактів, які показують подільність речовин.

5. Які досліди доводять, що між молекулами твердих і рідких тіл діють сили тяжіння і відштовхування?

  Розв’язування задач

1) Як ви вважаєте, чи можна б було спостерігати броунівський рух, якби молекули прилипали під час зіткнення до броунівської частинки?

2) Чому ваше тіло не здійснює броунівського руху?

3) Дві скляні пластинки важко відірвати одна від одної, якщо між ними є трохи води. Якщо ж скло пластинок сухе, то вони відділяються одна від одної легко. Чому?

4) Чому броунівський рух ніколи не завершується?

5) Чому водень та гелій можуть випаровуватися навіть з герметично закритих ємностей.

Тема.    Маса та розміри атомів і молекул. Кількість речовини.

1. Відносна молекулярна й атомна маса

Розміри молекул і атомів надзвичайно малі. Наведемо декілька цікавих фактів:

·         Молекула менша за яблуко у стільки разів, у.скільки разів яблуко менше за Землю.

·         Якщо уявити, що олія створює на поверхні води плівку завтовшки в одну молекулу, то така плівка буде тонша за людську волосину приблизно в 40 000 разів.

·         У 1 см2 повітря стільки молекул, що, взявши таку саму кількість піщинок, можна було б засипати територію великого підприємства.

·         Якщо взяти таку кількість цеглин, скільки молекул міститься в 1 см3 повітря, то цегла б щільно вкрила поверхню Землі шаром заввишки 120 м (висота 40-поверховрго будинку).

·         У краплі води діаметром 0,1мм приблизно 1016  молекул, що майже в мільйон разів більше, ніж людей, які мешкають на Землі.

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image030.png
https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image030.png

Відповідно надзвичайно малі і маси атомів і молекул, тому для розв’язання задач молекулярної фізики замість власне мас атомів і молекул використовують їхні відносні величини, порівнюючи масу атома або молекули із  маси атома Карбону. Таке порівняння було прийнято в 1961 році за пропозицією Д. Дальтона. Подібний вибір обумовлено тим, що Карбон входить до складу багатьох хімічних сполук. А множник  введено для того, щоб відносні атомні маси наближалися до цілих чисел.

2. Кількість речовини. Молярна маса

Кількість речовини найбільш природно було б вимірювати числом атомів чи молекул в тілі. Але їх число в макроскопічному тілі настільки велике, що в розрахунках використовується не абсолютне, а відносне число молекул. У СІ кількість речовини виражають у молях.

Молем називається кількість речовини, яка містить стільки ж молекул (атомів), скільки їх міститься в 12 г вуглецю.

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image044.png

Молярна маса М дорівнює відношенню маси речовини т до кількості молей  у ній:

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image046.png
https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image044.png

де  — кількість речовини.

Фізичний зміст молярної маси: молярна маса — це маса одного моля речовини.

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image049.png

Одиниця молярної маси в СІ — кілограм на моль (кг/моль), 

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image051.png
https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image053.png
https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image055.png

Молярний об’єм (об’єм одного моля речовини)  можна знайти, розділивши молярну масу речовини  на її густину  :

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image057.png

З. Стала Авогадро, її фізичний зміст

Італійський фізик і хімік Амадео Авогадро в XIX ст. визначив кількість молекул в одному молі речовини. Цю кількість назвали сталою Авогадро NA:

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image059.png
https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image062.png

Фізичний зміст сталої Авогадро: число Авогадро показує, що в одному молі будь-якої речовини міститься   молекул.

Також Авогадро встановив закон, який назвали законом Авогадро.

Закон Авогадро: у рівних об’ємах різних газів за однакових умов завжди міститься однакова кількість молекул.

4. Обчислення маси молекули та кількості молекул в об’ємі речовини

Інколи для розв’язування задач молекулярної фізики необхідно вміти обчислювати масу молекули та кількість молекул, яка міститься в речовині.

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image034.png

Визначити масу молекули  можна у такий спосіб.

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image068.png

Число молекул у деякому об’ємі речовини можна знайти також у декілька способів.

https://fizmat.7mile.net/fizika-10/mkt-02-masa-ta-rozmir-molekul.files/image072.png

Розв’язування задач

1. Визначте за таблицею Менделєєва відносні атомні маси елементів: Літію, Магнію, Міді, Індію (в а.о.м).

Розв’язування

Ar(Li) = 7 (а.о.м);         Аr(Mg) = 24 (а.о.м);

Ar(Сu) = 64  (а.о.м);     Ar(In) = 115 (а.о.м).

4. Додаткові задачі

Яка кількість речовини міститься в алюмінієвому виливку масою 5,4 кг?


Коментарі закриті.

Профтехосвіта

АДРЕСА ЛІЦЕЮ:
80316 м. Рава-Руська,
вул. 1-го Листопада, 6
Тел: 43-149
Email: rrlicey@ukr.net