Урок 1
Тема: Основни принципи на молекулярната кинетична теорияи тяхната експериментална обосновка
Цели:запознава учениците с основните принципи на молекулярно-кинетичната теория и тяхното експериментално потвърждение, с количества, характеризиращи молекулите (размери и маси на молекулите, количество вещество, константа на Авогадро) и методи за измерването им; развиват вниманието, логическо мисленеучениците, да възпитават добросъвестно отношение към учебната работа
Тип урок:урок за усвояване на нови знания
Напредък на урока
Организационен момент
Поставяне на цел на урока
Представяне на нов материал
Молекулярно-кинетичната теория възниква през 19 век. за да обясни структурата и свойствата на материята въз основа на идеята, че материята се състои от малки частици - молекули, които непрекъснато се движат и взаимодействат една с друга. Тази теория постигна особен успех при обяснението на свойствата на газовете.
Молекулярно-кинетична теория наречено учение, което обяснява структурата и свойствата на телата чрез движението и взаимодействието на частиците, които изграждат
тела.
ИКТ се основава на три най-важни положения:
всички вещества са изградени от молекули;
молекулите са в непрекъснато хаотично движение;
молекулите взаимодействат една с друга.
Предположение за молекулярна структуравещества беше потвърдено само косвено. Основните принципи на MCT на газове са в добро съответствие с експеримента. Днес технологията е достигнала ниво, при което могат да се видят дори отделни атоми. Доста лесно е да се провери съществуването на молекули и да се оцени техният размер.
Поставете капка масло върху повърхността на водата. Масленото петно ще се разпространи по повърхността на водата, но площта на масления филм не може да надвишава определена стойност. Естествено е да се предположи, че максималната площ на филма съответства на маслен слой с дебелина една молекула.
Можете да се уверите, че молекулите се движат съвсем просто: ако капнете капка парфюм в единия край на стаята, след няколко секунди миризмата ще се разпространи в цялата стая. Във въздуха около нас молекулите се движат със скоростта на артилерийски снаряди – стотици метри в секунда. Удивителното при молекулярното движение е, че то никога не спира. По този начин движението на молекулите се различава значително от движението на обектите около нас: в крайна сметка механичното движение неизбежно спира поради триене.
IN началото на XIX V. Английският ботаник Браун, наблюдавайки суспендирани във вода частици прашец през микроскоп, забеляза, че тези частици са във „вечен танц“. Причината за т.нар Брауново движение„Разбрахме само 56 години след откриването му: отделните удари на течни молекули върху частица не се компенсират взаимно, ако частицата е достатъчно малка. Оттогава Брауновото движение се счита за ясно експериментално потвърждение на движението на молекулите.
Ако молекулите не се привличаха една друга, нямаше да има течности или твърди вещества - те просто щяха да се разпадат на отделни молекули. От друга страна, ако молекулите бяха само привлечени, те биха се превърнали в изключително плътни бучки, а молекулите на газа, удряйки се в стените на съда, биха полепнали по тях. Взаимодействието на молекулите има електрическа природа. Въпреки че молекулите обикновено са електрически неутрални, разпределението е положително и отрицателно електрически зарядите са такива, че на големи разстояния (в сравнение с размера на самите молекули) молекулите се привличат, а на къси се отблъскват. Опитайте се да скъсате стоманена или найлонова нишка с диаметър 1 mm 2. Малко вероятно е това да успее, дори ако напрегнете цялата си сила, но на усилията на тялото ви се противопоставят силите на привличане на молекулите в малкото напречно сечение на нишката.
Параметрите на газа, свързани с индивидуалните характеристики на съставните му молекули, се наричат микроскопични параметри(маса на молекулите, тяхната скорост, концентрация).
Параметрите, които характеризират състоянието на макроскопичните тела, се наричат макроскопични параметри (обем, налягане, температура).
Основната задача на MKT е установете връзка между микроскопичните и макроскопичните параметри на материята, въз основа на това намерете уравнението на състоянието от това вещество.
Например, знаейки масите на молекулите, техните средни скорости и концентрации, можете да намерите обема, налягането и температурата на дадена маса газ, както и да определите налягането на газ чрез неговия обем и температура.
Обикновено изграждането на всяка теория се основава на моделния метод, който се състои в разглеждането на нейния опростен модел вместо реален физически обект или явление. MCT на газове използва модела на идеалния газ.
От гледна точка на молекулярните концепции газовете се състоят от атоми и молекули, разстоянията между които са много по-големи от техните размери. В резултат на това практически няма сили на взаимодействие между газовите молекули. Взаимодействието между тях всъщност се случва само по време на техните сблъсъци.
Тъй като взаимодействието на молекулите на идеален газ се свежда само до краткотрайни сблъсъци и размерите на молекулите не влияят на налягането и температурата на газа, можем да приемем, че
Идеален газ – това е газов модел, който пренебрегва размерите на молекулите и техните взаимодействия; молекулите на такъв газ са в свободно, хаотично движение, понякога се сблъскват с други молекули или със стените на съда, в който се намират.
Реалните разредени газове се държат като идеален газ.
Приблизителна оценка на размера на молекулите може да се получи от проведените експерименти немски физикРентген и английският физик Рейли. Капка масло върху повърхността на водата се разпространява, образувайки тънък филм с дебелина само една молекула. Дебелината на този слой е лесна за определяне и по този начин се оценява размерът на молекулата на маслото. В момента има редица методи, които позволяват да се определят размерите на молекулите и атомите. Например, линейните размери на молекулите на кислорода са 3 · 10 -10 m, на водата - около 2,6 · 10 -10 m. Така характерната дължина в света на молекулите е 10 -10 m, ако се увеличи молекулата на водата с размера на ябълка, тогава самата ябълка ще стане с диаметъра на земното кълбо.
През миналия век италианският учен Авогадро открива невероятен факт: Ако два различни газа заемат съдове с еднакъв обем при еднакви температури и налягания, тогава всеки съд съдържа еднакъв брой молекули. Моля, обърнете внимание, че масите на газовете могат да се различават значително: например, ако има водород в един съд и кислород в друг, тогава масата на кислорода е 16 пъти по-голяма от масата на водорода.
Това означава. Че някои и доста важни свойства на едно тяло се определят от броя на молекулите в това тяло: броят на молекулите се оказва дори по-значим от масата.
Физическата величина, която определя броя на молекулите в дадено тяло, се нарича количество вещество и е обозначена.Единицата за количество на веществото е бенка.
Тъй като масите на отделните молекули се различават една от друга, еднакви количества различни вещества имат различни маси.
1 мол – Това е количеството вещество, което съдържа толкова молекули, колкото въглеродни атоми има в 0,012 kg въглерод.
Масите на отделните молекули са много малки. Следователно е удобно да се използват не абсолютни, а относителни стойности на масата при изчисленията. По международно споразумение масите на всички атоми и молекули се сравняват с 1/12 от масата на въглероден атом. Основната причина за този избор е, че въглеродът е включен в голям бройразлични химични съединения.
Относителна молекулна (или атомна) маса на вещество М се нарича отношението на масата на молекула (или атом)м 0 от това вещество до 1 / 12 маса на въглероден атом:
М Ж = 
m r е масата на молекула от дадено вещество;
m a (C) е масата на въглеродния атом 12 C.
Например относителното атомно тегло на въглерода е 12, а това на водата е 1. Относителното молекулно тегло на водата е 2, тъй като молекулата на водорода се състои от два атома.
Удобството при избора на мол като единица за измерване на количеството вещество се дължи на факта, че масата на един мол вещество в грамове е числено равна на относителната му молекулна маса.
Masa m тяло е пропорционално на количеството веществосъдържащи се в това тяло. Следователно отношението характеризира веществото, от което се състоиъъъ това тяло: колкото „по-тежки“ са молекулите на дадено вещество, толкова по-голямо е това съотношение.
Съотношение на масата на веществото м към количеството вещество нареченмоларна маса и се означава с M:
М = 
Ако вземем =1 в тази формула, откриваме, че моларната маса на дадено вещество е числено равна на масата на един мол от това вещество. Например, масата на водорода е
2 
= 2 10 -3 
.
1 - SI единица за моларна маса.
Маса на веществото m = М .
Броят N на молекулите, съдържащи се в тялото, е право пропорционален на броя
вещества, съдържащи се в това тяло.
Коефициентът на пропорционалност е постоянна стойности се наричаКонстантата на Авогадро Н А
От това следва, че константата на Авогадро е числено равна на броя на молекулите в 1 мол.
Основни резултати.
Въпроси към учениците:
Докажете, че всички тела се състоят от малки частици.
Дайте факти, показващи делимостта на веществата.
Какво е явлението дифузия?
Каква е същността на брауновото движение?
Какви факти доказват, че между молекулите на твърдите и течните тела действат сили на привличане и отблъскване?
Каква е относителната атомна маса на кислорода? Водни молекули? Молекули въглероден диоксид?
4. домашна работа:
Молекулярно-кинетична теория (MKT)е клон на физиката, който изучава свойствата на различни състояния на материята, въз основа на идеята за съществуването на молекули и атоми като най-малките частици на материята. MCT се основава на три основни точки:
1
. Всички вещества са изградени от малки частици: молекули, атоми или йони.
2
. Тези частици са в непрекъснато хаотично движение, чиято скорост определя температурата на веществото.
3
. Между частиците съществуват сили на привличане и отблъскване, чиято природа зависи от разстоянието между тях, т.е. частиците взаимодействат една с друга.
Основните положения на ИКТ се потвърждават от много експериментални факти.
Съществуването на молекули, атоми и йони е доказано експериментално; молекулите са достатъчно проучени и фотографирани с помощта на електронни микроскопи.
Способността на газовете да се разширяват неограничено и да заемат целия предоставен им обем се обяснява с непрекъснатото хаотично движение на молекулите.
Еластичността на газовете, твърдите тела и течностите, способността на течностите да намокрят някои твърди тела, процесите на оцветяване, слепване, запазване на формата от твърдите тела и много други показват съществуването на сили на привличане и отблъскване между молекулите.
Феномен дифузия- способността на молекулите на едно вещество да проникват в пространствата между молекулите на друго - също потвърждава основните разпоредби на MCT. Феноменът на дифузията обяснява например разпространението на миризми, смесването на различни течности, процеса на разтваряне на твърди вещества в течности и заваряването на метали чрез стопяване или чрез натиск. Потвърждение за непрекъснатото хаотично движение на молекулите също е Брауново движение- непрекъснато хаотично движение на микроскопични частици, неразтворими в течност. Движението на брауновите частици се обяснява с хаотичното движение на течни частици, които се сблъскват с микроскопични частици и ги привеждат в движение. Експериментално е доказано, че скоростта на брауновите частици зависи от температурата на течността. Теорията за брауновото движение е разработена от А. Айнщайн.
Всяко вещество се състои от частици, така че количеството вещество ν се счита за пропорционална на броя на частиците, съдържащи се в тялото. Единицата за количество на веществото е молът. Съотношението на броя на молекулите на веществото към количеството вещество се нарича Константата на Авогадро: , N A =6,02∙10 23 mol -1.
Константата на Авогадро показва колко атома и молекули се съдържат в един мол вещество.
Моларна маса- масата на един мол вещество, равна на отношението на масата на веществото към количеството на веществото: . Моларната маса се изразява в kg/mol. Познавайки моларната маса, можете да изчислите масата на една молекула: 
.
Масите на молекулите са много малки, например масата на водната молекула: m=29,9∙10 -27 кг, следователно е удобно да се използват относителни, а не абсолютни стойности на масата. Относително атомни масивсички химически елементипосочени в периодичната таблица. Чрез физически методиВъзможно е да се определят масите на някои атоми в абсолютни единици. Ето как се появи единицата за атомна маса (amu), равна на 1/12 от масата на въглеродните атоми: 1 аму =1,66∙10 -2 7 .
Моларната маса е свързана с относителната молекулна маса г-н. Относително молекулно тегло
- това е стойност, равна на съотношението на масата на молекула от дадено вещество към 1/12 от масата на въглероден атом. Ако е известно химическа формулавещество, тогава неговата относителна маса може да се определи с помощта на периодичната таблица.
Молекулярно-кинетичната теория е оправдана. Нека представим някои от доказателствата за случайното хаотично движение на молекулите: и желанието на газа да заеме целия предоставен му обем, разпространението на миризлив газ в цялата стая; b Брауновото движение е произволното движение на най-малките частици от вещество, видими през микроскоп, които са суспендирани и неразтворими в него. Дифузията се проявява във всички тела в газове, течности и твърди веществано в различни степени. Дифузия в газовете може да се наблюдава, ако съд с миризлива...
Споделете работата си в социалните мрежи
Ако тази работа не ви подхожда, в долната част на страницата има списък с подобни произведения. Можете също да използвате бутона за търсене
ЕКСПЕРИМЕНТАЛНА ОБОСНОВКА НА МОЛЕКУЛАРНО-КИНЕТИЧНАТА ТЕОРИЯ
Според молекулярно-кинетичната теория всички вещества се състоят от малки частици - молекули. Молекулите са в непрекъснато движение и взаимодействат една с друга. молекула - най-малката частицавещества, които го имат химични свойства. Молекулите се състоят от по-прости частици - атоми на химични елементи. Молекули различни веществаимат различен атомен състав.
Молекулите имат кинетична енергия E kin и в същото време потенциалната енергия на взаимодействие E пот . В газообразно състояние E kin > E пот . В течно и твърдо състояние кинетичната енергия на частиците е сравнима с енергията на тяхното взаимодействие.
Три основни точки молекулярно-кинетична теория:
1. Всички вещества се състоят от молекули, т.е. имат дискретна структура, молекулите са разделени с интервали.
2. Молекулите са в непрекъснато произволно (хаотично) движение.
3. Между молекулите на тялото съществуват сили на взаимодействие.
Молекулярно-кинетичната теория е оправдана
Ето някои от доказателствата за произволното (хаотично) движение на молекулите:
а) желанието газът да заеме целия предоставен му обем (разпространение на миризлив газ в цялата стая);
б) Брауново движение - произволното движение на най-малките частици от веществото, видими през микроскоп, суспендирани и неразтворими в него. Това движение възниква под въздействието на произволни удари на молекули около течността, които са в постоянно хаотично движение;
в) дифузия - взаимно проникване на молекули на контактуващи вещества. По време на дифузия молекулите на едно тяло, намирайки се в непрекъснато движение, проникват в пролуките между молекулите на друго тяло в контакт с него и се разпространяват между тях. Дифузията се среща във всички тела - газове, течности и твърди вещества - но в различна степен.
1. Дифузия.
Дифузия в газовете може да се наблюдава, ако контейнер с миризлив газ се отвори на закрито. След известно време газът ще се разпространи в цялата стая.
Дифузията в течности се извършва много по-бавно, отколкото в газове. Например, изсипете разтвор на меден сулфат в чаша и след това много внимателно добавете слой вода и оставете чашата в стая с постоянна температура и където не е подложена на удари. След известно време ще наблюдаваме изчезването на рязката граница между витриола и водата и след няколко дни течностите ще се смесят, въпреки факта, че плътността на витриола е по-голяма от плътността на водата. Водата с алкохол и други течности също дифундират.
Дифузията в твърди вещества се извършва дори по-бавно, отколкото в течности (от няколко часа до няколко години). Може да се наблюдава само при добре полирани тела, когато разстоянията между повърхностите на полирани тела са близки до разстоянията между молекулите (10-8 cm). В този случай скоростта на дифузия се увеличава с повишаване на температурата и налягането.
Доказателство силово взаимодействиемолекули:
а) деформация на тела под въздействието на сила;
б) запазване на формата от твърди тела;
в) повърхностно напрежение на течности и, като следствие, явлението намокряне и капилярност.
Между молекулите съществуват едновременно сили на привличане и отблъскване (фиг. 1). При малки разстояния между молекулите преобладават силите на отблъскване. С увеличаването на разстоянието r между молекулите както силите на привличане, така и силите на отблъскване намаляват, а силите на отблъскване намаляват по-бързо. Следователно, за определена стойност на r 0 (разстояние между молекулите) силите на привличане и отблъскване са взаимно балансирани.
ориз. 1. Привличащи и отблъскващи сили.
Ако се съгласим да присвоим положителен знак на силите на отблъскване и отрицателен знак на силите на привличане и извършим алгебричното събиране на силите на отблъскване и привличане, получаваме графиката, показана на фигура 2.
ориз. 2. Алгебрично събиране на отблъскващи и привличащи сили.
ориз. 3. Пристрастяване потенциална енергиявзаимодействия на молекулите в зависимост от разстоянието между тях.
Фигура 3 показва графика на потенциалната енергия на взаимодействие между молекулите спрямо разстоянието между тях. Разстояние r 0 между молекулите съответства на минимума на потенциалната им енергия (фиг. 3). За да се промени разстоянието между молекулите в една или друга посока, трябва да се изразходва работа срещу преобладаващите сили на привличане или отблъскване. При по-къси разстояния (фиг. 2) кривата се издига стръмно; тази област съответства на силното отблъскване на молекулите (причинено главно от кулоновото отблъскване на приближаващите се ядра). На големи разстояния молекулите се привличат една друга.
Разстояние r 0 съответства на стабилно равновесно взаимно положение на молекулите. От Фигура 2 става ясно, че когато разстоянието между молекулите се увеличава, преобладаващите сили на привличане възстановяват равновесното положение, а когато разстоянието между тях намалява, равновесието се възстановява от преобладаващите сили на отблъскване.
Съвременните експериментални методи на физиката (рентгенов дифракционен анализ, наблюдения с електронен микроскоп и др.) позволяват да се наблюдава микроструктурата на веществата.
2. Числото на Авогадро.
Броят грамове от вещество, равен на молекулното тегло на това вещество, се нарича грам молекула или мол. Например, 2 g водород съставлява грам молекула водород; 32 g кислород съставляват грам молекула кислород. Масата на един мол вещество се нарича моларна маса на това вещество.
Означава се см. За водород 
; за кислород 
; за азот 
и т.н.
Броят на молекулите, съдържащи се в един мол различни вещества, е еднакъв и се нарича числото на Авогадро (NА).
Броят на Avogadro е изключително висок. За да усетите огромността му, представете си, че няколко глави на карфица (всяка с диаметър около 1 мм) са били изсипани в Черно море. равно на числотоАвогадро. В този случай би се оказало, че в Черно море вече няма място за вода: то не само ще е пълно догоре, но и с голям излишък от тези глави на карфици. Със същия брой глави на карфи би било възможно да се покрие площ, равна например на територията на Франция, със слой с дебелина около 1 км. И такъв огромен брой отделни молекули се съдържат само в 18 g вода; в 2 g водород и др.
Установено е, че в 1см 3 всеки газ при нормални условия (т.е. при 0 0 C и налягане 760 mm. rt. чл.) съдържа 2.710 19 молекули.
Ако вземем брой тухли, равен на това число, тогава, плътно опаковани, тези тухли ще покрият повърхността на цялата земна маса със слой с височина 120 m. Кинетичната теория на газовете ни позволява да изчислим само свободните пътя на газова молекула (т.е. средното разстояние, изминато от молекула от сблъсък до сблъсък с други молекули) и диаметъра на молекулата.
Представяме някои резултати от тези изчисления.
|
вещество |
Дължина на свободния път при 760 mmHg. |
Диаметър на молекулата |
|
Водород H 2 |
1.12310 -5 см |
2.310 -8 см |
|
Кислород О2 |
0.64710 -5 см |
2.910 -8 см |
|
Азот N 2 |
0.59910 -5 см |
3.110 -8 см |
Диаметрите на отделните молекули са малки величини. При увеличение милион пъти, молекулите биха били с размерите на точка в тази книга. Нека означим с m масата на газа (всяко вещество). След това отношениетодава броя молове газ.
Броят на газовите молекули n може да бъде изразен:
(1).
Брой молекули в единица обем n 0 ще бъде равно на:
(2) , където: V е обемът на газа.
Маса на една молекула m 0 може да се определи по формулата:
(3) .
Относителна масамолекули mотн е количество, равно на съотношението на абсолютната маса на молекула m 0 до 1/12 от масата на въглероден атом mок.
(4), където m oc = 210 -26 kg.
3. Уравнение на идеалния газ и изопроцеси.
Използвайки уравнението на състоянието на идеален газ, можете да изучавате процеси, при които масата на газа и един от трите параметъра - налягане, обем или температура - остават непроменени. Количествените зависимости между два газови параметъра с фиксирана стойност на третия параметър се наричат газови закони.
Процесите, които протичат с постоянна стойност на един от параметрите, се наричат изопроцеси (от гръцки „isos” - равен). Вярно е, че в действителност нито един процес не може да се случи със строго фиксирана стойност на който и да е параметър. Винаги има някакви влияния, които нарушават постоянството на температура, налягане или обем. Само в лабораторни условия е възможно да се поддържа постоянството на един или друг параметър с добра точност, но в съществуващите технически устройства и в природата това е практически невъзможно.
Изопроцесът е идеализиран модел на реален процес, който само приблизително отразява реалността.
Процесът на промяна на състоянието на термодинамична система от макроскопични тела при постоянна температура се нарича изотермичен.
За да се поддържа постоянна температура на газа, е необходимо той да може да обменя топлина с голяма система - термостат. В противен случай, по време на компресия или разширение, температурата на газа ще се промени. Може да служи като термостат атмосферен въздух, ако температурата му не се променя забележимо по време на целия процес.
Съгласно уравнението на състоянието на идеален газ, във всяко състояние с постоянна температура произведението от налягането на газа и неговия обем остава постоянно: pV=const при T=const. За газ с дадена маса произведението от налягането на газа и неговия обем е постоянно, ако температурата на газа не се променя.
Този закон е експериментално открит от английския учен Р. Булер (1627 - 1691) и малко по-късно от френския учен Е. Мариот (1620 -1684). Затова се нарича закон на Бойл-Мариот.
Законът на Бойл-Мариот е валиден за всякакви газове, както и за техните смеси, например въздух. Само при налягания, няколкостотин пъти по-големи от атмосферното, отклонението от този закон става значително.
Зависимостта на налягането на газа от обема при постоянна температура се изобразява графично чрез крива, наречена изотерма. Газовата изотерма изобразява обратното пропорционална зависимостмежду налягане и обем. В математиката крива от този вид се нарича хипербола.
Различните постоянни температури съответстват на различни изотерми. С повишаване на температурата налягането според уравнението на състоянието нараства, ако V=const. Следователно изотермата, съответстваща на по-висока температура T 2 , лежи над изотермата, съответстваща на по-ниската температура T 1 .
Изотермичен процес може приблизително да се счита за процес на бавно компресиране на въздуха по време на разширяването на газа под буталото на помпата при изпомпването му от съда. Вярно е, че температурата на газа се променя в този случай, но в първо приближение тази промяна може да бъде пренебрегната
Процесът на промяна на състоянието на термодинамична система при постоянно налягане се нарича изобаричен (от гръцки "барос" - тегло, тежест).
Съгласно уравнението, във всяко състояние на газ с постоянно налягане съотношението на обема на газа към неговата температура остава постоянно: =const при p=const.
За газ с дадена маса отношението на обем към температура е постоянно, ако налягането на газа не се променя.
Този закон е установен експериментално през 1802 г. от френския учен Ж. Гей-Люсак (1778 - 1850) и се нарича закон на Гей-Люсак.
Съгласно уравнението обемът на газа зависи линейно от температурата при постоянно налягане: V=const T.
Тази връзка е графично представена с права линия, наречена изобара. Различните налягания съответстват на различни изобари. С увеличаване на налягането обемът на газа при постоянна температура намалява според закона на Бойл-Мариот. Следователно, изобарата, съответстваща на по-високо налягане p 2 , лежи под изобарата, съответстваща на по-ниското налягане p 1 .
В областта на ниските температури всички изобари на идеалния газ се събират в точката T=0. Но това не означава, че обемът на реалния газ действително изчезва. Всички газове се превръщат в течност при силно охлаждане и уравненията на състоянието не са приложими за течности.
Процесът на промяна на състоянието на термодинамична система при постоянен обем се нарича изохоричен (от гръцки "хорема" - капацитет).
От уравнението на състоянието следва, че във всяко състояние на газ с постоянен обем отношението на налягането на газа към неговата температура остава непроменено: =const при V=const.
За газ с дадена маса съотношението на налягането към температурата е постоянно, ако обемът не се променя.
Този закон за газа е установен през 1787 г. от френския физик Дж. Чарлз (1746 - 1823) и се нарича закон на Чарлз. Според уравнението:
Const при V=const налягането на газа зависи линейно от температурата при постоянен обем: p=const T.
Тази зависимост се изобразява с права линия, наречена изохора.
Различните изохори съответстват на различни обеми. Тъй като обемът на газ се увеличава при постоянна температура, налягането му намалява съгласно закона на Бойл-Мариот. Следователно изохора, съответстваща на по-големия обем V 2 , лежи под изохора, съответстваща на по-малкия обем V 1 .
В съответствие с уравнението всички изохори започват в точката T=0.
Това означава, че налягането на идеален газ при абсолютна нула е нула.
Увеличаването на налягането на газа във всеки контейнер или електрическа крушка при нагряване е изохоричен процес. Изохорният процес се използва в газови термостати с постоянен обем.
4. Температура.
Всяко макроскопично тяло или група от макроскопични тела се нарича термодинамична система.
Термично или термодинамично равновесие е състояние на термодинамична система, при което всички нейни макроскопични параметри остават непроменени: обемът, налягането не се променят, няма топлообмен, няма преходи от едно агрегатно състояние в друго и др. При постоянни външни условия всяка термодинамична система спонтанно преминава в състояние на топлинно равновесие.
температура - физическо количество, характеризиращ състоянието на топлинно равновесие на система от тела: всички тела на системата, които са в топлинно равновесие помежду си, имат една и съща температура.
Абсолютната нулева температура е граничната температура, при която налягането на идеален газ при постоянен обем трябва да бъде нула или трябва да бъде равно на нулаобем на идеален газ при постоянно налягане.
Термометърът е уред за измерване на температурата. Обикновено термометрите се калибрират по скалата на Целзий: температурата на кристализация на водата (топене на лед) съответства на 0°C, точката на кипене е 100°C.
Келвин въвежда абсолютната температурна скала, според която нулевата температура съответства на абсолютна нула, единицата за температура по скалата на Келвин е равна на градуса по Целзий: [T] = 1 K (Келвин).
Връзка между температурата в енергийни единици и температурата в Келвин:
където k = 1,38*10 -23 J/K - константата на Болцман.
Връзка между абсолютната скала и скалата на Целзий:
T = t + 273, където t - температура в градуси по Целзий.
Средната кинетична енергия на хаотичното движение на газовите молекули е пропорционална на абсолютната температура:
Като се вземе предвид равенството (1), основното уравнение на молекулярната кинетична теория може да бъде написано, както следва: p = nkT.
Основни уравнения на молекулярно-кинетичната теория на идеален газ за налягане.
Газът се нарича идеален, ако:
1) собственият обем на газовите молекули е незначителен в сравнение с обема на контейнера;
2) няма сили на взаимодействие между газовите молекули;
3) сблъсъците на газовите молекули със стените на съда са абсолютно еластични.
Реалните газове (например кислород и хелий) при условия, близки до нормалните, както и при ниско налягане и високи температури, са близки до идеалните газове. Частиците на идеалния газ се движат равномерно и праволинейно в интервалите между сблъсъци. Налягането на газа върху стените на контейнер може да се разглежда като поредица от бързо последователни удари на газови молекули върху стената. Нека да разгледаме как да изчислим налягането, причинено от отделни удари. Нека си представим, че поредица от отделни и чести удари се случват върху определена повърхност. Нека намерим такава средна постоянна сила
Където t 1, t 2, t 3 ... t n - време на взаимодействие на първия, втория, ..., n-та молекуласъс стена (т.е. продължителност на удара); f 1, f 2, f 3 ... f n - силата на удара на молекулите върху стената. От тази формула следва:
(7).
Средната сила на натиск, причинена от поредица от отделни удари върху определена повърхност, е числено равна на сумата от импулсите на всички удари, получени от тази повърхност за единица време, и се нарича изохора.
5. Скорости на газовите молекули.
Формула (12) може да се запише като:
(15), където (газова маса).
От израз (15) изчисляваме средната квадратична скорост на газовите молекули:
(16) .
Знаейки това (R-универсална газова константа; R=8,31), получаваме нови изрази за определяне
(17) .
Експериментално определяне на скоростта на движение на молекулите на сребърните пари е извършено за първи път през 1920 г. от Стърн.
ориз. 5. Опитът на Стърн.
Въздухът се изпомпва от стъклен цилиндър E (фиг. 5). Вътре в този цилиндър беше поставен втори цилиндър D, който имаше обща ос O с него По протежение на образуващата цилиндър D имаше процеп под формата на тесен процеп C. По оста беше опъната посребрена платинена тел. , през които можеше да премине ток. В същото време телта се нагрява и среброто от повърхността й се превръща в пара. Молекулите на сребърните пари се разпръснаха в различни посоки, някои от тях преминаха през прореза С на цилиндър D и върху вътрешната повърхност на цилиндър Е се получи сребърно покритие под формата на тясна ивица. На фиг. 5 позицията на сребърната лента е отбелязана с буквата А.
Когато цялата система беше приведена в много бързо движение по такъв начин, че телта да беше оста на въртене, тогава лента А на цилиндър Е се оказа изместена настрани, т.е. например не в точка A, а в точка B. Това се случи, защото докато сребърните молекули летяха по пътя CA, точка A на цилиндър E имаше време да се завърти на разстояние AB и сребърните молекули не се озоваха в точка A , но в точка Б.
Нека обозначим стойността на преместване на сребърната лента AB = d; радиуса на цилиндъра E до R, радиуса на цилиндъра D до r и броя на оборотите на цялата система за секунда презп.
За едно завъртане на системата точка А от повърхността на цилиндър Е ще измине разстояние равен на дължинатакръг 2πR, като за 1 секунда ще измине разстоянието. Времето t, през което точка A се премести на разстояние AB = d, ще бъде равно на:. По време на t молекулите на сребърните пари прелетяха разстояние CA = R - r . Скоростта на тяхното движение v може да се намери като изминатото разстояние, разделено на времето:или замествайки t, получаваме:
.
Сребърното отлагане върху стената на цилиндър D се оказа размазано, което потвърди наличието на различни скорости на молекулярно движение От опит беше възможно да се определи най-вероятната скорост v ver което съответства на най-голямата дебелина на сребърната плака.
Най-вероятната скорост може да се изчисли по формулата, дадена от Максуел:(18). Според изчисленията на Максуел средноаритметичната скорост на движение на молекулите е равна на:
(19).
6. Уравнението на състоянието на идеален газ е уравнението на Менделеев-Клапейрон.
От основното уравнение на молекулярната кинетична теория (формула (14)) следва законът на Авогадро: равни обеми различни газове при еднакви условия (еднаква температура и едно и също налягане) съдържат еднакъв брой молекули:(за един газ),(за друг газ).
Ако V 1 = V 2 ; T1 = T2; r 1 = r 2, тогава n 01 = n 02.
Спомнете си, че единицата SI за количество на веществото е масата на мол (грам молекула)м Един мол вещество се нарича моларна маса на това вещество. Броят на молекулите, съдържащи се в един мол различни вещества, е еднакъв и се нарича числото на Авогадро (N A = 6,0210 23 1/mol).
Нека напишем уравнението на състоянието на идеален газ за един мол:, където V m - обем на един мол газ;, където V m - обем на един мол газ; (универсална газова константа).
Накрая имаме: (26).
Уравнение (26) се нарича уравнение на Клапейрон (за един мол газ). При нормални условия (p = 1,01310 5 Pa и T = 273,15 0 K) моларен обем на всеки газ V m = 22,410 -3 . От формула (26) определяме;
.
От уравнение (26) за мол газ може да се премине към уравнението на Менделеев-Клапейрон за всяка газова маса m.
Отношение дава броя молове газ. Умножаваме лявата и дясната част на неравенството (26) по.
Имаме 
, където е обемът газ.
Нека най-накрая да напишем: (27 ) . Уравнение (27) е уравнението на Менделеев-Клапейрон. Плътността на газа може да бъде въведена в това уравнениеИ .
Във формула (27) заместваме V и получавамеили .
7. опитен газови закони. Налягане на смес от идеални газове (закон на Далтон).
Експериментално много преди появата на молекулярно-кинетичната теория бяха открити цяла поредица от закони, които описват равновесните изопроцеси в идеален газ. Изопроцесът е равновесен процес, при който един от параметрите на състоянието не се променя (константа). Има изотермични (T = const), изобарни (p = const), изохорни (V = const) изопроцеси. Изотермичният процес се описва от закона на Бойл-Мариот: „ако по време на процеса масата и температурата на идеален газ не се променят, тогава произведението на налягането на газа и неговия обем е константа PV = const (29). Графично изображениеуравненията на състоянието се наричат диаграми на състоянието. В случай на изопроцеси фазовите диаграми се изобразяват като двумерни (плоски) криви и се наричат съответно изотерми, изобари и изохори.
Изотермите, съответстващи на две различни температури, са показани на фиг. 6.
ориз. 6. Изотерми, съответстващи на две различни температури.
Изобарният процес се описва от закона на Гей-Лусак: „ако по време на процеса налягането и масата на идеален газ не се променят, тогава отношението на обема на газа към неговата абсолютна температура е константа:(30).
Изобари, съответстващи на две различни налягания, са показани на фиг. 7.
ориз. 7. Изобари, съответстващи на две различни налягания.
Уравнението на изобарния процес може да бъде написано по различен начин:
31), където V 0 - обем газ при 0 0°C; V t - обем газ при t 0
C; t е температурата на газа в градуси по Целзий;α
- коефициент на обемно разширение. От формула (31) следва, че. Експериментите на френския физик Гей-Люсак (1802) показват, че коефициентите на обемно разширение на всички видове газове са еднакви и, т.е. при нагряване с 1 0
C газът увеличава своя обем с част от обема, който е заемал при 0 0
В. На фиг. Фигура 8 показва графика на обема на газа V t на температура t 0 С.
ориз. 8. Графика на обема на газа V t на температура t 0 С.
Изохорният процес се описва от закона на Чарлз: „ако по време на процеса обемът и масата на идеален газ не се променят, тогава отношението на налягането на газа към неговата абсолютна температура е константа:
(32).
Изохори, съответстващи на два различни обема, са показани на фиг. 9.
ориз. 9. Изохори, съответстващи на два различни обема.
Уравнението на изохорния процес може да бъде написано по различен начин:
(33), където - налягане на газа приСЪС; - налягане на газа при t; t е температурата на газа в градуси по Целзий;- температурен коефициентналягане. От формула (33) следва, че. За всички газове и 
. Ако газът се нагрее доC (при V=const), тогава налягането на газа ще се увеличи счаст от натиска, който имаше, когатоC. Фигура 10 показва графика на налягането на газа спрямо температурата t.
ориз. 10. Графика на налягането на газа спрямо температурата t.
Ако продължим правата AB, докато тя пресече оста x (точка), тогава стойността на тази абциса се определя от формула (33), акоприравнявам към нула.
;
Следователно при температураналягането на газа трябва да е паднало до нула, но при такова охлаждане газът няма да запази газообразното си състояние, а ще се превърне в течност и дори в твърдо вещество. температурасе нарича абсолютна нула.
В случай на механична смес от газове, които не влизат в химически реакции, налягането на сместа също се определя по формулата
, Къде (концентрация на сместаравна на сумата от концентрациите на компонентите на смес от само n - компоненти).
Законът на Далтон гласи: Налягане на сместаравно на сумата от парциалните налягания на газовете, образуващи сместа.. налягане 
наречен частично. Парциалното налягане е налягането, което даден газ би създал, ако той сам заемаше съда, в който се намира сместа (в същото количество, в каквото се съдържа в сместа).
ЛИТЕРАТУРА
1. Бричков Ю.А., Маричев О.И., Прудников А.П. Маси неопределени интеграли: Справочник. - М.: Наука, 1986.
2. Коган М.Н. Динамика на разреден газ. М., Физматлит, 1999.
3. Кикоин А.К., Молекулярна физика. М., Физматлит, 1976.
4. Сивухин Д.В. Общ курсфизика, том 2. Термодинамика и молекулярна физика. М., Физматлит, 1989.
5. Кирянов А.П., Коршунов С.М. Термодинамика и молекулярна физика. Наръчник за ученици. Изд. проф. ПО дяволите. Гладуна. - М., "Просвещение", 1977 г.
СТРАНИЦА \* MERGEFORMAT 3
Други подобни произведения, които може да ви заинтересуват.vshm> |
|||
| 13389. | Основи на молекулярно-кинетичната теория (MKT) | 98,58 KB | |
| Всички вещества се състоят от частици от молекули на атоми, разделени с интервали. Доказателства: снимки на атоми и молекули, направени с помощта на електронен микроскоп; възможността за механично раздробяване на вещество, разтваряне на вещество във вода, дифузия, компресия и разширяване на газове. Брауново движение на малки чужди частици, суспендирани в течност под въздействието на некомпенсирани удари на молекули. | |||
| 8473. | Молекулярно-кинетична теория (MKT) | 170,1 КБ | |
| Средна енергия на една молекула Налягане на газ от гледна точка на MCT Уравнение на състоянието на идеален газ Техническа и термодинамична температура Идеален газ привличане и отблъскване на молекули Според MCT всяко твърдо течно газообразно тяло се състои от малки изолирани частици, наречени молекули. При леко изменение на взаимното разстояние между молекулите от r до rΔr силите на взаимодействие извършват работа Потенциална енергия... | |||
| 2278. | ЕЛЕМЕНТАРНА МОЛЕКУЛАРНО-КИНЕТИЧНА ТЕОРИЯ НА ГАЗОВЕТЕ | 35,23 KB | |
| се обясняват, ако приемем следните положения на молекулярно-кинетичната теория за структурата на материята: 1. Всички тела се състоят от молекули на атоми или йони. Молекулите и атомите, които изграждат телата, са в непрекъснато хаотично движение, което се нарича топлинно движение. | |||
| 2649. | Молекулярно-кинетична теория (MKT) на идеален газ | 572,41 KB | |
| Молекулярно-кинетична теория на MKT на идеален газ План Концепцията за идеален газ. Вътрешна енергияидеален газ. Налягането на газа от гледна точка на молекулярно-кинетичната теория на идеалния газ е основното уравнение на молекулярно-кинетичната теория. Уравнението на състоянието на идеален газ е уравнението на Клапейрон-Менделеев. | |||
| 21064. | ИДЕНТИФИКАЦИЯ НА КОЛЕКЦИОННИ КУЛТУРИ ОТ БАКТЕРИИ С ИЗПОЛЗВАНЕ НА СЪВРЕМЕННИ МАСО-СПЕКТРОМЕТРИЧНИ И МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧНИ МЕТОДИ | 917,68 KB | |
| Изолирани са чисти култури от микроорганизми, определени са морфологични и културни характеристики. Идентифицирането се извършва с помощта на MALDI-MS и PCR методи, последвано от секвениране на нуклеотидните последователности на 16S rRNA генни фрагменти. | |||
| 12050. | Комплект реактиви за молекулярно-генетична диагностика на моноклонални и поликлонални В-клетъчни популации на лимфоцити по метода на полимеразна верижна реакция (ЛИМФОКЛОН) | 17,25 KB | |
| Създаден е набор от реагенти за молекулярно-генетична диагностика на моноклонални и поликлонални В-клетъчни популации на лимфоцити по полимеразния метод. верижна реакцияЛИМФОКЛОН. Комплектът реактиви LYMPHOCLON е предназначен за диференциална диагностика на моноклонални и поликлонални В-клетъчни популации на лимфоцити в биопсичен материал в парафинови тъканни срезове, използвайки метода на полимеразна верижна реакция с откриване на продукти на амплификация чрез вертикална електрофореза в акриламиден гел. Комплектът е предназначен само за ин витро диагностична употреба. | |||
| 21333. | Биохимични основи на бадминтона | 36,73 KB | |
| Въведение Нека разгледаме бадминтона като спорт, който изисква разходи от спортиста голямо количествосила и енергия, способни незабавно да мобилизират тялото ви за извършване на скачащи движения силни ударии знае как да се отпусне кратко времеоблекчете напрежението и веднага се пригответе да продължите играта. За треньорите и спортистите е необходимо да познават и вземат под внимание тези химични процеси, които се случват в тялото на спортиста по време на тренировки, игри и състезания, когато идентифицират представянето на спортистите в техния оптимален режим... | |||
| 21845. | Обосновка на цената на продуктите на фирмата | 131,66 KB | |
| Характеристика на предприятието Частно предприятие Елегия Видове дейност производство на метални керемиди. Този жлеб предпазва покрива от изтичане на вода отвън и спестява на купувача на метални керемиди закупуването на хидробариера е полимерен филм, който се полага под металните керемиди. Всичко това намалява разходите за производство на метални плочки. метални керемиди на оборудването на ЧП Елегия... | |||
| 13812. | Обосновка на технологичната схема за дезинфекция на отпадъчни води | 291,22 KB | |
| Основните замърсители на отпадъчните води са физиологичните секрети на хора и животни, отпадъци и отпадъци в резултат на измиване на храна, кухненски прибори, пране на дрехи, измиване на помещения и поливане на улици, както и технологични загуби, отпадъци и отпадъци от промишлени предприятия. Битовите и много промишлени отпадъчни води съдържат значителни количества органични вещества | |||
| 12917. | Обосновка на оценките на необходимите параметри и техните грешки | 160,34 KB | |
| Подчертаваме, че определянето на систематичните грешки не е задача на статистиката. Ще приемем, че оценката на съответните параметри е добра, ако тя удовлетворява следните условия. Той е ефективен в смисъл, че един безпристрастен оценител би имал най-малко отклонение. Всичко, което знаем е това. | |||
Основни принципи на молекулярно-кинетичната теория (MKT)
и тяхната експериментална обосновка.
Цели на урока:
Образователни:
формулира основните положения на ИКТ;
разкриват научното и идеологическото значение на брауновското движение;
установи естеството на зависимостта на силите на привличане и отблъскване от разстоянието между молекулите; научете се да решавате проблеми с качеството;
Образователни:
развиват способността за прилагане на теоретичните знания на практика; наблюдателност, независимост; мислене на учениците чрез логика образователни дейности, способност за извличане на информация и правене на заключения
Образователни:продължават да формират идеи за единството и взаимосвързаността на природните явления.
Планирани резултати:
Знае: основните принципи на молекулярно-кинетичната теория и тяхната експериментална обосновка; концепции за дифузия, Брауново движение.
Умейте да: формулирате хипотези и да правите заключения, да решавате качествени проблеми.
Тип урок:урок - семинар, изучаване на нов материал
Наредби: 2 учебни часа
Цялостна методическа подкрепа: мултимедиен проектор, компютър, екран, чертежи, описващи експерименти, инструменти за експерименти.
Обяснителна бележка.
Класът е разделен на 3 групи по 4-5 човека. Всяка група получава задачата да подготви разказ за експерименталното обосноваване на една от разпоредбите на ИКТ. Ролите се разпределят помежду си независимо: един готви теоретичен материал, другото е презентация (или слайдове за интерактивна дъска), останалите подготвят експерименти. Тъй като материалът в общ контурМомчетата вече са запознати с него (в 7 клас) и са напълно способни на задачата.
В рамките на една седмица всяка група трябва да изпълни своята задача.
По време на урока всяка група получава 20 минути за изказване.
След презентацията на момчетата (която се сваля от всички останали) има 5-минутна дискусия и отговори на въпроси от техните другари.
След това учителят задава въпроси (на всички, включително на творческата група)
В края на урока учителят обобщава резултатите и прави общи изводи
Представяне на учителя
Американският физик Рейман вярва, че „...Ако човечеството и плодовете на неговия труд изчезнат и се остави една фраза да остане за бъдещите поколения, тя ще бъде следната:
А) Материята се състои от частици;
Б) Частиците се движат;
B) Взаимодействат един с друг"
Всички вещества се състоят от частици: молекули, атоми, йони, между които има интервали.
1) Механично трошене (креда, пластилин)
2) Разтваряне на вещество (калиев перманганат, захар)
3) Смесването на различни течности (вода и алкохол) показва, че обемът на сместа е по-малък от общия обем, зает от двете течности преди смесването. Това може да се обясни с факта, че между молекулите на течностите има кухини и при смесване на течности молекулите на една от тях проникват в свободното пространство между молекулите на другата течност.
При нагряване телата се разширяват (разстоянията между молекулите се увеличават, но размерите на молекулите не се променят)
4) опит. Нагряваме стоманената топка, която в незагрято състояние спокойно преминава през стоманения пръстен. След нагряване топката се забива в пръстена. След като се охлади, топката пада в ринга.
5) Колбата, в която е поставена гумена запушалка със стъклена тръба, се монтира така, че краят на тръбата да се спусне във вода. Когато колбата се нагрее, въздухът в нея се разширява и започва да я напуска. Това може да се съди по мехурчетата, които се образуват в края на тръба, спусната във водата, откъсват се и изплуват. След като нагряването спре, водата в чашата ще започне да се издига през тръбата и ще изпълни колбата.
вход:Газовете, подобно на твърдите вещества, също увеличават обема си при нагряване и намаляват при охлаждане.
Примери за вещества, състоящи се от различен брой атоми:
1-атомни: инертни газове (He, Ne...); метали.
Аналгин-38 атома
Протеини - хиляди атоми
Полимери - десетки хиляди атоми
Каучук - 1/2 милиона атома
Молекулни размери. Молекулните размери са много малки (около 10 nm)
обем на една капка зехтин V=1mm² се разпространява върху площ от 0,6m²
дебелина на слоя h=V/S =1.7∙10^-7cm (около 6 молекули)
dмолекули= 10 пм
Брой молекули.Броят на молекулите дори в малък обем е огромен (например в един напръстник вода има около 1023 молекули)
Една капка вода m=1g заема обем V=1cm ³
Една молекула заема обем V0 ≈ d ³ ≈ 27∙10^-24cm ³
Брой молекули N=V/V0 = 3.7∙10^22
Маса на молекулите.
m0=m/N= 1g/3.7∙10^22≈ 27∙10-23 g м0 ≈10^ -26 кг
Относително молекулно тегло- в сравнение с 1/12 от масата на въглероден атом.
Мr= 12 м0 /мс
1 ядем = 1,66∙10^ -27 кг
Количество вещество
1 мол- количество вещество, което съдържа същия брой атоми (молекули) като 12 g въглерод.
Числото на АвогадроНА- броят на молекулите в 1 мол вещество.
НА= 6 , 02 ∙10 2 3
Количество веществоν - брой бенки ν = Н/ НА= м/ М
Моларна маса М- маса на 1 мол M = m0 НА(Определя се от периодичната таблица в g/mol)
Маса на 1 молекула m0 =М/НА
Кое добре известно устройство използва топлинното разширение на течности? (в термометър)
Дайте примери за топлинно разширение (увиснали проводници през лятото)
Защо остава празнина между релсите? (за да не се деформират при термично разширение през лятото)
II. Молекулите се движат произволно и непрекъснато
Експериментална обосновка: дифузия; Брауново движение.
дифузия- взаимно проникване на молекули на едно вещество между молекули на друго. Примери: разпространение на миризми; мариноване на зеленчуци и др.
Дифузията възниква поради хаотичното движение на молекулите. При нагряване скоростта на дифузия се увеличава, т.к нараства интензивността на случайното движение на молекулите. Не е трудно да се разбере, че привличането на молекулите предотвратява дифузията, така че дифузията в твърдите вещества се случва много бавно; За да го ускорите, трябва да загреете двете повърхности и да ги притиснете плътно една към друга. Дифузията - спонтанно смесване на веществата поради движението на молекулите - трябва да се разграничава от принудителното смесване на веществата. Когато разбъркваме захарта в чая с лъжица, това не е дифузия. Изглежда, че от скоростта на дифузия могат да се направят изводи за скоростите на молекулите. Минават часове, преди частиците калиев перманганат да се разпространят на няколко сантиметра във водата. Отнема няколко минути, за да усетите парфюма, разлят на разстояние няколко метра.
Брауново движение- движение на частици, причинено от сблъсъци на молекули Например: прахови частици в неподвижен въздух. Причина за брауновото движение: ударите на молекулите не се компенсират.
Едно от първите преки доказателства за наличието на топлинно хаотично движение на частиците в материята е откритието през 1827 г. от английския ботаник Браун на така нареченото Брауново движение. Той се състои в това, че много малки (видими само през микроскоп) частици, суспендирани в течност, винаги са в състояние на непрекъснато хаотично движение, което не зависи от външни причини и се оказва проява на вътрешни движения в веществото. . Брауновото движение се причинява от удари, изпитвани от суспендирани частици от околните молекули в топлинно движение. Тези удари никога не се балансират точно един друг, така че под въздействието на ударите на молекулите средаскоростта на браунова частица непрекъснато и произволно се променя по величина и посока. Последна точкаТеорията за Брауновото движение, разработена от Айнщайн и Смолуховски през 1905 г. и експериментално потвърдена от Перин през 1912 г., допринесе за дебата за непрекъснатостта и дискретността на материята. Това явление е, че малките частици, суспендирани в течност или газ, се превръщат в неподредени молекули. Способността да се изследва движението на тези частици зависи значително от техния размер. Частиците, които са твърде големи, могат само да вибрират; частиците, които са твърде малки, се движат почти толкова бързо, колкото молекулите и са трудни за наблюдение. Размерите на брауновите частици са хиляди пъти по-големи от размерите на молекулите, така че те се виждат в обикновен микроскоп и е удобно да се наблюдават техните скокове. Ясно е, че при нагряване интензивността на брауновото движение се увеличава. Скоростта на движение е свързана с температурата.
Суров опит (1920)
Ако цилиндрите са неподвижни, тогава атомите се озовават в точка n.
Когато цилиндрите се въртят със скорост ω, атомите се озовават в точка n1. Тъй като скоростите на атомите не са еднакви, ивицата е замъглена.
Времето, необходимо на една молекула да измине разстоянието ℓ, е равно на времето, необходимо на диск 2 да се завърти под ъгъл α.
Скоростта на сребърните молекули е 600 m/s.
Разпределение на молекулните скорости
Графика на разпределението на молекулите по скорост. Английски физик Дж. Максуел и австрийски физик Л. Болцман. Кривата на разпределение на Максуел съответства на резултатите, получени в експеримента на Стърн. Броят на частиците със скорости в интервала Dυ е равен на DN, υ е една от скоростите на този интервал. От графиката се вижда, че броят на частиците със скорости в равни интервали Dυ1 и Dυ2 е различен. Скоростта, около която са разположени най-„населените“ интервали, е най-вероятната скорост топлинно движениемолекули.
υнв най-вероятната скорост; υср средна скорост
∆N - брой молекули със скорост в диапазона от υ + ∆υ; ∆υ = υ ∆α / α
OSнови открития
1. Разпределението на скоростите има определен модел.
2. Сред газовите молекули има както много бързи, така и много бавни молекули.
3. Разпределението на молекулите по скорост зависи от температурата.
4. Колкото по-голямо е T, толкова повече максимумът на кривата на разпределение се измества към по-високи скорости.
6) Пръскат дезодорант и всички в класа го усещат.
7 ) В колбата се поставят парчета хартия, навлажнени с фенолфталеин, вещество, което става оранжево, когато се комбинира с амоняк. Това свойство на фенолфталеина да служи като индикатор за наличието на амоняк се демонстрира предварително върху отделен лист хартия, навлажнен с това вещество. След това на гърлото на колбата се фиксира памучна вата с амоняк. След известно време парчета хартия, напоени с фенолфталеин, стават оранжеви.
8) Оцветяване на вода с калиев перманганат
В различни агрегатни състоянияЕстеството на това движение е различно:
В твърдите тела молекулите вибрират близо до равновесни позиции; твърди вещества
запазват формата и обема си (трудно се деформират);
В течностите молекулите вибрират почти по същия начин, както в твърдите тела, но самите те
равновесните позиции непрекъснато се движат (молекулите на течността са
"номади"); течностите имат ограничен обем и са слабо свиваеми;
В газовете молекулите се движат свободно и хаотично; газ отнема
целия предоставен му обем.
Поради разликата в молекулната структура, веществата, разположени в различни
състояния на агрегиране, се държат по различен начин. И така, при същите температури
дифузията в газове се извършва десетки хиляди пъти по-бързо, отколкото в течности, и
милиарди пъти по-бързо, отколкото в твърди вещества.
Защо скоростта на дифузия в газовете е толкова ниска, ако молекулите имат толкова високи скорости?
Обяснете процеса на заваряване на метали чрез стопяването им или чрез прилагане на натиск
Обяснете промяната в плътността на земната атмосфера с надморска височина. (Дифузия на газ в гравитационно поле)
III Молекулите си взаимодействат.
Молекулите взаимодействат една с друга: между тях съществуват сили на отблъскване и привличане, които бързо намаляват с увеличаване на разстоянията между молекулите. Естеството на тези сили е електромагнитно. Силите на привличане предотвратяват изпаряването на течността и разтягането на твърдото тяло.
Когато се опитваме да компресираме твърдо или течно тяло, изпитваме значителни отблъскващи сили.
Привличането на молекулите е лесно да се провери чрез наблюдение на експерименти, свързани с повърхностното напрежение и омокрянето.
9) Компресия и разтягане на тела (пружина)
10) Свързване на стоманени цилиндри
11) Експериментирайте с чинии и вода (Намокрете две стъклени чинии и ги притиснете една към друга. След това те се опитват да ги откачат, като използват известно усилие за това).
12) Феномен на ненамокряне Монета, намазана с масло, плува на повърхността на водата
13) Капилярни явления - покачване на оцветена вода в капилярите
Обяснете действието на лепилото.
Представете си:
какво би се случило, ако нямаше сили на привличане между молекулите?
какво би станало, ако нямаше сили на отблъскване между молекулите?