2.1. Молекулярна фізика

2.1.1. Основи молекулярно-кінетичної теорії.(МКТ)

Розділ фізики, що вивчає залежність будови і фізичних властивостей тіл від характеру руху і взаємодії між частинками, з яких складаються тіла, називаються молекулярною фізикою. В основі теорії лежать три важливі положення, підтверджені експериментально і теоретично:

1) Усі тіла складаються з найдрібніших частинок – атомів, молекул, до складу яких входять ще дрібніші елементарні частинки. Будова будь-якої речовини переривчаста. 2) Атоми і молекули речовини завжди перебувають у безперервному хаотичному русі, який називається тепловим. 3) Між частинками будь-якої речовини існують сили взаємодії – притягання і відштовхування.

Ці положення підтверджуються явищами дифузії, броунівського руху, особливостями будови і властивостями газів, рідин, твердих тіл та іншими явищами.

Основні поняття МКТ:

Молекула – найменша стійка частинка речовини, яка зберігає її хімічні властивості.

Кількість речовини – характеристика фізичного тіла, яка пропорційна кількості молекул у тілі. Основна одиниця кількості речовини в СІ – моль (?).

Моль – кількість речовини, що містить стільки молекул (атомів), скільки атомів у 0,012кг вуглецю.

Один моль будь-якої речовини містить однакову кількість атомів або молекул. Це число називається числом Авогадро (N_A).

N_A = 6,02? 10²³ моль^-1.

Відомо, що моль за нормальних умов має об’єм V₀ = 22,4? 10^-3м³. Отже, в 1м³ будь-якого газу за нормальних умов міститься однакове число молекул:

Це число називають сталою Лошмідта . Маса окремого атома або молекули дуже мала, тому зручно користуватися відносними значеннями мас молекул (або атомів). Відносною молекулярною (або атомною) масою речовини M називають відношення маси молекули (або атома) m₀ даної речовини до однієї дванадцятої маси m_0c ізотопу ¹²С атома вуглецю.

Відносна молекулярна або атомна маса – безрозмірна величина.

Молярна маса М – маса 1 моля речовини. Вона дорівнює добутку маси молекули на сталу Авогадро.

m₀ – маса молекули даного виду.

Маса будь-якої кількості речовини:

m = M? ?

Кількість молекул у ? молях речовини можна визначити за формулою:

N = ?? N_A

Доказом хаотичного руху молекул є спостережуваний під мікроскопом безладний безперервний рух нерозчинних у рідині малих крупинок твердої речовини, розмір яких має порядок 10^-10м. У 1827р. англійський ботанік Р.Броун, спостерігаючи квітковий пилок під мікроскопом, виявив, що він рухається.

Дифузія – це явище проникнення молекул одного виду у проміжки між молекулами іншого виду (Рис. 22).

Рисунок

Мікроскопічні властивості речовини, тобто її властивості при розмірах тіл, порівняних з розмірами молекул, мають статистичний характер. Це пояснюється хаотичністю руху молекул, скінченністю їх розмірів.