Броуновское движение и диффузия свидетельствуют о том, что частицы находятся в непрерывном движении.
Наличие прочности и упругости тел, явления смачивания, поверхностного натяжения в жидкостях и т.д. доказывают существование сил взаимодействия между молекулами.
Масса и размеры молекул.
Размер молекул является величиной условной. Его оценивают следующим образом. Между молекулами наряду с силами притяжения действуют и силы отталкивания, поэтому молекулы могут сближаться лишь до некоторого расстояния. Расстояние предельного сближения центров молекул называют эффективным диаметром молекулы. (При этом условно считают, что молекулы имеют сферическую форму.)
С помощью многочисленных методов определения масс и размеров молекул установлено, что за исключением молекул органических веществ, содержащих очень большое число атомов, большинство молекул по порядку величины имеют диаметр 1· 10 - 10 м и массу 1· 10 - 26 кг.
Относительная молекулярная масса.
Относительной молекулярной (или атомной) массой Мr (или Аr) называют величину, равную отношению массы молекулы (или атома) mо этого вещества к 1/12 массы атома углерода mоС, т.е.
Относительная молекулярная (атомная) масса является величиной, не имеющей размерности.
Количество вещества. Молярная масса. Масса молекулы.
Количеством вещества ν называют величину, равную отношению числа молекул (или атомов) N в данном теле к числу атомов NA в 0,012 кг углерода, т.е. ν = N/ NA (NA - число Авогадро).
Молярной массой М какого-либо вещества называют массу 1 моль этого вещества.
М = mо NA
Следовательно, массу молекулы (атома) можно определить из соотношения
mо = М / NA
13. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа
Идеальным называют такой газ, при описании свойств которого делают следующие допущения: не учитывают собственный размер газовых молекул и не учитывают силы взаимодействия между ними.
Таким образом, моделью идеального газа является совокупность хаотически движущихся материальных точек, взаимодействующих между собой и со стенками содержащего газ сосуда только при непосредственном столкновении.
Основное уравнение МКТ идеального газа устанавливает зависимость между параметрами молекул и давлением. Давление газа возникает вследствие столкновений молекул со стенками сосуда, в котором находится газ.
Давление идеального газа
m0– масса молекулы; n– концентрация молекул,
- квадрат средней квадратичной скорости молекул. =,
где
- средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул.Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона)
Под понятием «температура» подразумевают степень нагретости тела.
Существует несколько температурных шкал. В абсолютной (термодинамической) шкале температура измеряется в кельвинах (К). Нуль в этой шкале называют абсолютным нулем температуры, приблизительно равен - 2730С. при абсолютном нуле прекращается поступательное движение молекул.
Термодинамическая температура Т связана с температурой по шкале Цельсия следующим соотношением:
Т = (t0 + 273)K
Для идеального газа существует пропорциональная зависимость между абсолютной температурой газа и средней кинетической энергией поступательного движения молекул:
,
где k – постоянная Больцмана, k = 1,38· 10 – 23 Дж/К
Таким образом, абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии поступательного движения молекул. В этом заключается её физический смысл.
Подставляя в уравнение p = n
выражение для средней кинетической энергии= kT, получим
p = n · kT = nkT
Из основного уравнения МКТ идеального газа p = nkT при подстановке
,можно получить уравнение
, или A · kTNA· k = R - универсальная газовая постоянная, R = 8,31
Уравнение
называют уравнением состояния идеального газа (уравнением Менделеева-Клапейрона).15. Газовые законы. Графики изопроцессов.
1. Изотермический процесс (Т = const) подчиняется закону Бойля – Мариотта: для данной массы газа при постоянной температуре произведение давления на объём есть величина постоянная.
P0 V | Изотерма идеального газа в координатных осях P,V представлена на графике. |
2. Изобарный процесс (р = const) подчиняется закону Гей-Люссака: для данной массы газа при постоянном давлении отношение объема газа к абсолютной температуре есть величина постоянная.
, или , илиV0 T | Изобара идеального газа в координатных осях V, T представлена на графике. |
3. Изохорный процесс (V = const) подчиняется закону Шарля: для данной массы газа при постоянном объеме отношение давления газа к абсолютной температуре есть величина постоянная.
, или илиP0 T | Изохора идеального газа в координатных осях P, T изображена на графике. |
Внутренняя энергия идеального газа. Способы изменения внутренней энергии.
Количество теплоты. Работа в термодинамике
Внутренней энергией называют сумму кинетической энергии хаотического движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия.
Так как молекулы идеального газа не взаимодействуют друг с другом, то внутренняя энергия U идеального газа равна сумме кинетических энергий хаотически движущихся молекул:
, где .Таким образом,
,