molekulyarnaya_fizika._teoriya

1
Молекулярная физика. Подготовка ЕГЭ. Теория.
Дискретное строение вещества. Непрерывное хаотическое движение молекул. Диффузия.
Броуновское движение. Взаимодействие частиц вещества. Количество вещества. Моль.
Количество вещества. Постоянная Авогадро. Идеальный газ. Связь между давлением и средней
кинетической энергией молекул идеального газа. Уравнение состояния идеального газа.
Изопроцессы. Тепловое равновесие. Абсолютная температура. Температура – мера средней
кинетической энергии.
Основные положения молекулярно-кинетической теории:
 1.Все тела состоят из отдельных частиц.(Опытное обоснование: крошение частиц,
испарение жидкостей, смешивание веществ)
 2. Частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении.(опытное обоснование:
Броуновское движение, диффузия, испарение.)
 Эти частицы взаимодействуют друг с другом.(опытное обоснование: сохранение формы
твердых тел, наличие промежутков между частицами, слипание тел с отшлифованными
поверхностями)
Диффузия – самопроизвольное проникновение частиц одного вещества в промежутки между
частицами другого вещества. ( Чем выше температура, тем быстрее происходит диффузия)
Наблюдается в газах, в твердых телах, и в жидкостях)
Броуновское движение- хаотическое движение взвешенных в жидкости или в газе частиц под
действием нескомпенсированных ударов молекул жидкости или газа.
m
M
m
N
; 
;
;  
Масса молекулы: m0 = ; m0 
M
NA
N
NA
m – масса вещества; m0 = масса молекулы: М – молярная масса; N – общее число молекул
NA – число Авогадро. Ν – количество вещества.
Количество вещества- физическая величина, численно равная отношению числа молекул к числу
Авогадро. Единица измерения – 1 моль. Число Авогадро – число молекул в одном моле( или число
атомов в 12 г углерода. NA = 6,02 ·1023 моль-1.)
Молярная масса – масса вещества, взятого в количестве одного моля.
Относительная молекулярная масса (Мr ) – это отношение массы молекулы данного вещества к
1/12 массы молекулы углерода.
m0
Мr =
М = Мr·10-3;
;
1
m0 C
12
N
Концентрация – число молекул в единице объема. n = ;
V
Зависимость молекулярных сил от расстояния между молекулами. Межмолекулярные силы
являются короткодействующими.
F
(Fот)
R
r0
r
Fпр

Fот

Fпр
0
r0
r
на расстояниях, превышающих 2-3 диаметра молекулы
сила отталкивания равна 0; Сила притяжения
стремится к 0;
при сближении молекул (r < r0 ) обе силы резко
возрастают, но Fот > Fпр
2
Идеальный газ – физическая модель реального газа, в которой не учитываются
взаимодействия между молекулами. (взаимным притяжением и размерами молекул пренебрегают)
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
р=
1
n  m0  V 2 ;
3
2
n  Е ; p = n kT;
3
р=
1
1 m
 V 2 ; p =  V 2 ;
3
3 V
E - средняя кинетическая энергия движения молекул; k =1,38·10-23Дж/ 0К
ρ – плотность; Т – абсолютная температура.
Давление газа обусловлено многочисленными ударами молекул об стенки сосуда.
Температура – это физическая величина, характеризующая степень нагретости
тела.(отклонение тела от теплового равновесия.)
Абсолютная температура (Т) – температура, измеренная по шкале Кельвина. Абсолютный
ноль – температура при которой прекращается движение молекул ( недостижим).
t0(C)
T0(K)
100
3730К( температура кипения воды при н.у.)
p=
2730К ( температура таяния льда при н.у.)
00
Т = t + 2730K
3
k T
2
Средняя кинетическая энергия хаотического поступательного движения молекул газа
пропорциональна абсолютной температуре. k = 1,38·10-23 Дж/ К.( постоянная Больцмана)
Средняя квадратичная скорость движения молекул газа равна:
V 
Ек 
00K (абсолютный 0)
-273
3kT
3RT

.
m0
M
Уравнение состояния идеального газа:
P1V1 P2V2

;
T1
T2
РV 
Уравнение Менделеева-Клапейрона:
m
RT ;
M
R=8,31
Дж
;
К  моль
R- Универсальная газовая постоянная.( Отношение произведения давления на объем к
абсолютной температуре при нормальных условиях для одного моля газа)
Изопроцессы – термодинамические процессы, протекающие в системе с неизменной массой при
постоянном значении одного из параметров системы.
1. Изотермический процесс – процесс изменения состояния газа при неизменной температуре.
Изотермический процесс подчиняется закону Бойля-Мариотта.: Для данной массы газа при
неизменной температуре произведение давления на объём –есть величина постоянная.
Р1V1 = P2V2
3
При Т = const. Графически зависимость давления от объёма при
постоянной температуре изображается с помощью кривой, называемой изотермой.
Р
T1
T2
P
V
T1> T2
V
T
P
2. Изобарный процесс – процесс изменения состояния газа при неизменном давлении. Изобарный
процесс подчиняется закону Гей- Люссака.: Для данной массы газа при неизменном давлении
отношение объёма к абсолютной температуре –есть величина постоянная.
V1 V2

T1 T2
При Р = const.
Графически зависимость объёма от температуры при постоянном давлении изображается с
помощью прямой, называемой изобарой.
P
V
Т
Р1> Р2
Р2
Р1
V
T
P
2. Изохорный процесс – процесс изменения состояния газа при неизменном объёме. Изохорный
процесс подчиняется закону Шарля.: Для данной массы газа при неизменном объёме отношение
давления к абсолютной температуре –есть величина постоянная.
P1 P2

T1 T2
При V = const.
Графически зависимость объёма от температуры при постоянном давлении изображается с
помощью прямой, называемой изохорой.
Р
V1> V2
V2
V
T
V1
Т
T
V