Molekulyar-kinetik nazariya asoslanadi Molekulalarning xaotik xaotik harakatining ayrim dalillarini keltiramiz: gazning unga berilgan butun hajmni egallash istagi, xona bo'ylab hidli gazning tarqalishi; b Broun harakati - mikroskopda ko'rinadigan, suspenziyada bo'lgan va unda erimaydigan eng kichik zarrachalarning tasodifiy harakati. Diffuziya gazlar, suyuqliklar va barcha jismlarda o'zini namoyon qiladi qattiq moddalar ha, lekin har xil darajada. Gazlarda diffuziya kuzatilishi mumkin, agar hidli idish ...

Agar ushbu ish sizga mos kelmasa, sahifaning pastki qismida shunga o'xshash ishlar ro'yxati mavjud. Qidiruv tugmasidan ham foydalanishingiz mumkin

MOLEKULAR-KINETIK NAZARIYANING EKSPERIMENTAL ASOSLANISHI

Molekulyarga ko'ra kinetik nazariya Barcha moddalar molekulalar deb ataladigan mayda zarralardan iborat. Molekulalar doimiy harakatda va bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Molekula - moddaning o'ziga xos bo'lgan eng kichik zarrasi kimyoviy xossalari. Molekulalar oddiy zarrachalardan - kimyoviy elementlarning atomlaridan iborat. molekulalar turli moddalar turli atom tarkibiga ega.

Molekulalar kinetik energiyaga ega E kin va ayni paytda o'zaro ta'sirning potentsial energiyasi E ter . Gazsimon holatda E kin > E ter . suyuq va qattiq holatda kinetik energiya zarralar ularning o'zaro ta'sir qilish energiyasi bilan taqqoslanadi.

Uchta asosiy qoida Molekulyar kinetik nazariya:

1. Barcha moddalar molekulalardan iborat, ya'ni. diskret tuzilishga ega, molekulalar bo'shliqlar bilan ajralib turadi.

2. Molekulalar uzluksiz tasodifiy (xaotik) harakatda.

3. Tananing molekulalari o'rtasida o'zaro ta'sir kuchlari mavjud.

Molekulyar-kinetik nazariya asoslanadi

Molekulalarning tasodifiy (tartibsiz) harakatining ba'zi dalillari:

a) gazning unga berilgan butun hajmni egallash istagi (xushbo'y gazni xona bo'ylab taqsimlash);

b) Broun harakati - mikroskopda ko'rinadigan, suspenziyada bo'lgan va unda erimaydigan eng kichik zarrachalarning tasodifiy harakati. Bu harakat suyuqlikni o'rab turgan, doimiy xaotik harakatda bo'lgan molekulalarning xaotik ta'siri ostida sodir bo'ladi;

v) diffuziya - qo'shni moddalar molekulalarining o'zaro kirib borishi. Diffuziya jarayonida bir jismning molekulalari uzluksiz harakatda bo'lib, u bilan aloqada bo'lgan boshqa jismning molekulalari orasidagi bo'shliqlarga kirib, ular orasida tarqaladi. Diffuziya barcha jismlarda - gazlarda, suyuqliklarda va qattiq jismlarda, lekin har xil darajada namoyon bo'ladi.

1. Diffuziya.

Bino ichida hidli gazli idish ochilsa, gazlardagi diffuziya kuzatilishi mumkin. Biroz vaqt o'tgach, gaz xona bo'ylab tarqaladi.

Suyuqliklarda diffuziya gazlarga qaraganda ancha sekin kechadi. Misol uchun, mis sulfat eritmasini stakanga quyamiz, so'ngra juda ehtiyotkorlik bilan bir qatlam suv qo'shing va stakanni doimiy haroratli va chayqalmaydigan xonada qoldiring. Bir muncha vaqt o'tgach, biz vitriol va suv o'rtasidagi keskin chegaraning yo'qolishini kuzatamiz va bir necha kundan keyin vitriolning zichligi suvning zichligidan kattaroq bo'lishiga qaramay, suyuqliklar aralashadi. Shuningdek, u suvni alkogol va boshqa suyuqliklar bilan tarqatadi.

Qattiq jismlarda diffuziya hatto suyuqliklarga qaraganda sekinroq (bir necha soatdan bir necha yilgacha). Buni faqat quduq er osti jismlarida, yer jismlarining sirtlari orasidagi masofa molekulalar orasidagi masofaga yaqin bo'lganda kuzatilishi mumkin (10).-8 sm). Bunday holda, diffuziya tezligi harorat va bosimning oshishi bilan ortadi.

isboti kuchning o'zaro ta'siri molekulalar:

a) kuch ta'sirida jismlarning deformatsiyasi;

b) qattiq jismlar tomonidan shaklning saqlanishi;

v) suyuqliklarning sirt tarangligi va natijada namlanish va kapillyarlik hodisasi.

Molekulalar orasida ham jozibali, ham itaruvchi kuchlar mavjud (1-rasm). Molekulalar orasidagi kichik masofalarda itaruvchi kuchlar ustunlik qiladi. Molekulalar orasidagi masofa r oshgani sayin, ham jozibador, ham itaruvchi kuchlar kamayadi, itarish kuchlari esa tezroq kamayadi. Shuning uchun, r ning ba'zi bir qiymati uchun 0 (molekulalar orasidagi masofa) tortishish va itarish kuchlari o'zaro muvozanatlashgan.

Guruch. bitta. Jozibador va itaruvchi kuchlar.

Agar itaruvchi kuchlarga musbat ishora, jozibador kuchlarga esa manfiy belgi belgilab, itaruvchi va tortuvchi kuchlarni algebraik qo’shishni bajarishga rozi bo’lsak, u holda 2-rasmda ko’rsatilgan grafikni olamiz.

Guruch. 2. Qaytaruvchi va jozibador kuchlarning algebraik qo‘shilishi.

Guruch. 3. Molekulalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasining ular orasidagi masofaga bog'liqligi.

3-rasmda molekulalarning o'zaro ta'sirining potentsial energiyasining ular orasidagi masofaga bog'liqligi grafigi ko'rsatilgan. Masofa r 0 molekulalar orasidagi ularning potentsial energiyasining minimaliga to'g'ri keladi (3-rasm). Molekulalar orasidagi masofani bir yo'nalishda yoki boshqa yo'nalishda o'zgartirish uchun ustun tortishish yoki itarilish kuchlariga qarshi ish sarflash kerak. Qisqa masofalarda (2-rasm) egri chiziq keskin ko'tariladi; bu hudud molekulalarning kuchli itarilishiga to'g'ri keladi (asosan, yaqinlashib kelayotgan yadrolarning Kulon repulsiyasi tufayli). Molekulalar katta masofada tortiladi.

Masofa r0 molekulalarning barqaror muvozanat o'zaro holatiga mos keladi. 2-rasmdan ko'rinib turibdiki, molekulalar orasidagi masofa oshgani sayin hukmron tortishish kuchlari muvozanat holatini tiklaydi va ular orasidagi masofa qisqarganda muvozanat ustunlik qiluvchi itaruvchi kuchlar tomonidan tiklanadi.

Zamonaviy eksperimental usullar fizika (rentgen nurlari difraksion tahlili, elektron mikroskop yordamida kuzatishlar va boshqalar) moddalarning mikro tuzilishini kuzatish imkonini berdi.

2. Avogadro raqami.

Bir moddaning molekulyar og'irligiga teng bo'lgan gramm miqdori gramm molekulasi yoki mol deb ataladi. Masalan, 2 g vodorod vodorodning grammli molekulasi; 32 gramm kislorod kislorodning gramm-molekulasini tashkil qiladi. Bir mol moddaning massasi shu moddaning molyar massasi deyiladi.

tomonidan belgilanadi m . Vodorod uchun ; kislorod uchun ; azot uchun va hokazo.

Har xil moddalarning bir molidagi molekulalar soni bir xil va Avogadro soni (N) deb ataladi. A).

Avogadroning soni juda katta. Uning ulkanligini his qilish uchun, tasavvur qiling-a, Avogadro soniga teng bo'lgan bir nechta igna boshlari (har biri taxminan 1 mm diametrli) Qora dengizga quyilgan. Shu bilan birga, Qora dengizda endi suv uchun joy yo'qligi ma'lum bo'ladi: u nafaqat chekkaga, balki bu pin boshlarining ko'pligi bilan ham to'ldiriladi. Avogadrum pinheadlar soni, masalan, Frantsiya hududiga teng, qalinligi taxminan 1 km bo'lgan qatlamni qamrab olishi mumkin. Va bunday juda ko'p miqdordagi individual molekulalar atigi 18 g suvda mavjud; 2 g vodorodda va boshqalar.

1 sm ichida ekanligi aniqlandi 3 normal sharoitda har qanday gaz (ya'ni 0 da 0 C va bosim 760 mm. rt. Art.) 2710 ni o'z ichiga oladi 19 molekula.

Agar biz bu raqamga teng bo'lgan bir qancha g'ishtlarni oladigan bo'lsak, u holda bu g'ishtlar mahkam o'ralgan holda butun yer yuzasini qoplaydi. globus balandligi 120 m bo'lgan qatlam.Gazlarning kinetik nazariyasi faqat gaz molekulasining erkin yo'lini (ya'ni, molekulaning to'qnashuvdan boshqa molekulalar bilan to'qnashguncha bosib o'tadigan o'rtacha masofasini) va molekulaning diametrini hisoblash imkonini beradi.

Biz ushbu hisob-kitoblarning ba'zi natijalarini taqdim etamiz.

Ayrim molekulalarning diametrlari kichik miqdorlardir. Agar million marta kattalashtirilsa, molekulalar ushbu kitobning tipografik turidagi nuqta o'lchamiga ega bo'ladi. m - gazning massasi (har qanday modda) bilan belgilang. Keyin munosabatgazning mol sonini beradi.

Gaz molekulalari soni n ni ifodalash mumkin:

(1).

Birlik hajmdagi molekulalar soni n 0 ga teng bo'ladi:

(2) , bu yerda: V - gaz hajmi.

Bir molekulaning massasi m 0 formula bilan aniqlash mumkin:

(3) .

Molekulaning nisbiy massasi m rel molekula m mutlaq massasining nisbatiga teng qiymat deyiladi 0 uglerod atomi massasining 1/12 qismiga m ok.

(4), bu erda m oc = 210 -26 kg.

3. Ideal gaz tenglamasi va izoprotsesslar.

Ideal gaz holati tenglamasidan foydalanib, gazning massasi va uchta parametrdan biri - bosim, hajm yoki harorat o'zgarishsiz qoladigan jarayonlarni o'rganish mumkin. Uchinchi parametrning sobit qiymati uchun ikkita gaz parametrlari orasidagi miqdoriy munosabatlar gaz qonunlari deb ataladi.

Parametrlardan birining doimiy qiymatida sodir bo'ladigan jarayonlarga izoproseslar deyiladi (yunoncha "isos" dan - teng). To'g'ri, haqiqatda hech qanday jarayon biron bir parametrning qat'iy belgilangan qiymati bilan davom eta olmaydi. Har doim harorat, bosim yoki hajmning doimiyligini buzadigan ma'lum ta'sirlar mavjud. Faqat laboratoriya sharoitida u yoki bu parametrning barqarorligini yaxshi aniqlik bilan ta'minlash mumkin, ammo mavjud texnik qurilmalarda va tabiatda bu deyarli mumkin emas.

Izoprotsess - bu real jarayonning ideallashtirilgan modeli bo'lib, faqat voqelikka yaqinlashadi.

Makroskopik jismlarning termodinamik tizimining holatini o'zgartirish jarayoni doimiy harorat izotermik deb ataladi.

Gaz haroratini doimiy ravishda ushlab turish uchun u katta tizim - termostat bilan issiqlik almashish imkoniyatiga ega bo'lishi kerak. Aks holda, siqish yoki kengayish vaqtida gazning harorati o'zgaradi. Termostat bo'lishi mumkin atmosfera havosi agar uning harorati butun jarayon davomida sezilarli darajada o'zgarmasa.

Ideal gazning holat tenglamasiga ko'ra, harorat o'zgarmas har qanday holatda gaz bosimi va uning hajmining mahsuloti o'zgarmas bo'lib qoladi: T=const da pV=const. Berilgan massali gaz uchun gazning harorati o'zgarmasa, gaz bosimi va uning hajmining mahsuloti doimiy bo'ladi.

Bu qonunni ingliz olimi R.Boyler (1627 - 1691) va biroz keyinroq fransuz olimi E Mariotte (1620 -1684) tajriba yo'li bilan kashf etgan. Shuning uchun u Boyl-Mariot qonuni deb ataladi.

Boyl qonuni - Mariotte har qanday gazlar uchun, shuningdek, ularning aralashmalari, masalan, havo uchun amal qiladi. Atmosfera bosimidan bir necha yuz marta kattaroq bosimlardagina bu qonundan og'ish sezilarli bo'ladi.

O'zgarmas haroratda gaz bosimining hajmga bog'liqligi grafik ravishda izoterm deb ataladigan egri chiziq bilan ifodalanadi. Gaz izotermasi bosim va hajm o'rtasidagi teskari munosabatni tasvirlaydi. Bunday turdagi egri chiziq matematikada giperbola deb ataladi.

Turli xil doimiy haroratlar turli izotermlarga mos keladi. Harorat ko'tarilganda, V=const bo'lsa, holat tenglamasi bo'yicha bosim ortadi. Shuning uchun yuqoriroq haroratga mos keladigan izoterm T 2 , pastki harorat T ga mos keladigan izotermiya ustida yotadi 1 .

Izotermik jarayonni taxminan nasos pistoni ostidagi gazni idishdan chiqarishda kengaytirish paytida havoning sekin siqish jarayoni deb hisoblash mumkin. To'g'ri, bu holda gazning harorati o'zgaradi, lekin birinchi yaqinlashuvda bu o'zgarishni e'tiborsiz qoldirish mumkin.

At termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni doimiy bosim izobarik deb ataladi (yunoncha "baros" dan - og'irlik, og'irlik).

Tenglamaga ko'ra, doimiy bosimli gazning har qanday holatida gaz hajmining uning haroratiga nisbati doimiy bo'lib qoladi: =const at p=const.

Berilgan massali gaz uchun, agar gazning bosimi o'zgarmasa, hajmning haroratga nisbati doimiy bo'ladi.

Bu qonun 1802 yilda fransuz olimi J. Gey-Lyusak (1778 - 1850) tomonidan eksperimental tarzda o'rnatildi va Gey-Lyussak qonuni deb ataladi.

Tenglamaga ko'ra gazning hajmi o'zgarmas bosimdagi haroratga chiziqli bog'liq: V=const T.

Bu bog'liqlik grafikda to'g'ri chiziq bilan ifodalanadi, bu izobar deb ataladi. Turli xil izobarlarga turli bosimlar mos keladi. Bosimning oshishi bilan gazning doimiy haroratda hajmi Boyl-Mariott qonuniga muvofiq kamayadi. Shuning uchun yuqori bosim p ga mos keladigan izobar 2 , pastki bosim p ga mos keladigan izobar ostida yotadi 1 .

Past haroratlarda ideal gazning barcha izobarlari T=0 nuqtada yaqinlashadi. Ammo bu haqiqiy gaz hajmi haqiqatan ham yo'qoladi degani emas. Kuchli sovigan barcha gazlar suyuqlikka aylanadi va holat tenglamasi suyuqliklarga taalluqli emas.

Doimiy hajmda termodinamik tizim holatini o'zgartirish jarayoni izoxorik (yunoncha "horema" dan - sig'im) deb ataladi.

Holat tenglamasidan kelib chiqadiki, doimiy hajmli gazning har qanday holatida gaz bosimining uning haroratiga nisbati o'zgarmaydi: V=const da =const.

Berilgan massali gaz uchun, agar hajm o'zgarmasa, bosimning haroratga nisbati doimiy bo'ladi.

Bu gaz qonuni 1787 yilda frantsuz fizigi J. Sharl (1746 - 1823) tomonidan asos solingan va Sharl qonuni deb ataladi. Tenglamaga ko'ra:

V=const gaz bosimidagi konst oʻzgarmas hajmdagi haroratga chiziqli bogʻliq: p=const T.

Bu bog'liqlik to'g'ri chiziq bilan ifodalanadi, izoxora deb ataladi.

Turli hajmlar turli izoxoralarga mos keladi. Doimiy haroratda gaz hajmining oshishi bilan uning bosimi, Boyl-Mariott qonuniga ko'ra, pasayadi. Shuning uchun kattaroq hajmga mos keladigan izoxora V 2 , kichikroq hajm V ga mos keladigan izoxora ostida yotadi 1 .

Tenglamaga asosan barcha izoxoralar T=0 nuqtadan boshlanadi.

Demak, ideal gazning mutlaq noldagi bosimi nolga teng.

Har qanday idishda yoki lampochkada qizdirilganda gaz bosimining oshishi izoxorik jarayondir. Izokorik jarayon doimiy hajmli gaz termostatlarida qo'llaniladi.

4. Harorat.

Har qanday makroskopik jism yoki makroskopik jismlar guruhi termodinamik tizim deyiladi.

Issiqlik yoki termodinamik muvozanat - bu termodinamik tizimning shunday holatiki, uning barcha makroskopik parametrlari o'zgarmaydi: hajm, bosim o'zgarmaydi, issiqlik uzatish sodir bo'lmaydi, bir agregatsiya holatidan ikkinchisiga o'tishlar bo'lmaydi va hokazo. O'zgarmagan holda tashqi sharoitlar har qanday termodinamik tizim o'z-o'zidan termal muvozanat holatiga o'tadi.

Harorat - jismoniy miqdor jismlar tizimining issiqlik muvozanatining holatini tavsiflovchi: tizimning bir-biri bilan issiqlik muvozanatida bo'lgan barcha jismlari bir xil haroratga ega.

Mutlaq nol harorat - ideal gazning bosimi bo'lgan chegara harorati doimiy hajm doimiy bosimdagi ideal gaz hajmi nolga yoki nolga teng bo'lishi kerak.

Termometr - haroratni o'lchash uchun qurilma. Odatda, termometrlar Selsiy shkalasi bo'yicha kalibrlanadi: suvning kristallanish harorati (muzning erishi) 0 ° C ga to'g'ri keladi, uning qaynash nuqtasi 100 ° C dir.

Kelvin mutlaq harorat shkalasini kiritdi, unga ko'ra nol harorat mutlaq nolga to'g'ri keladi, Kelvin shkalasidagi harorat birligi Selsiy gradusiga teng: [T] = 1 K (Kelvin).

Energiya birliklarida harorat va Kelvin gradusidagi harorat o'rtasidagi bog'liqlik:

bu erda k \u003d 1,38 * 10 -23 J/K - Boltsman doimiysi.

Ulanish mutlaq masshtab va Selsiy shkalasi:

T = t + 273, bu erda t harorat Selsiy gradusidagi haroratdir.

Gaz molekulalarining tasodifiy harakatining o'rtacha kinetik energiyasi mutlaq haroratga mutanosibdir:

Tenglikni (1) hisobga olgan holda molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tenglamasini quyidagicha yozish mumkin: p = nkT.

Bosim uchun ideal gazning molekulyar-kinetik nazariyasining asosiy tenglamalari.

Gaz ideal deb ataladi, agar:

1) gaz molekulalarining o'z hajmi idishning hajmiga nisbatan ahamiyatsiz;

2) gaz molekulalari o'rtasida o'zaro ta'sir kuchlari mavjud emas;

3) gaz molekulalarining idish devorlari bilan to'qnashuvi mutlaqo elastikdir.

Haqiqiy gazlar (masalan, kislorod va geliy) normalga yaqin sharoitlarda, shuningdek, ostida past bosimlar va yuqori haroratlar ideal gazlarga yaqin. To'qnashuvlar orasidagi intervallarda ideal gaz zarralari bir tekis va to'g'ri chiziqli harakat qiladi. Idishning devorlariga gaz bosimini gaz molekulalarining devorga tez ta'siridan keyin bir qator deb hisoblash mumkin. Keling, individual ta'sirlardan kelib chiqadigan bosimni qanday hisoblashni ko'rib chiqaylik. Tasavvur qilaylik, ma'lum bir sirtda bir qator alohida va tez-tez ta'sirlar sodir bo'ladi. Bunday o'rtacha doimiy kuchni toping , bu individual ta'sirlar sodir bo'lgan t vaqtida harakat qilib, jami barcha ta'sirlar kabi bir xil ta'sir ko'rsatadi. Bunday holda, t vaqtdagi ushbu o'rtacha kuchning impulsi shu vaqt ichida sirt olgan barcha ta'sirlarning impulslari yig'indisiga teng bo'lishi kerak, ya'ni.

Bu erda t 1, t 2, t 3 ... t n - birinchi, ikkinchi, ... o'zaro ta'sir qilish vaqti, n-molekulalar devor bilan (ya'ni ta'sir muddati); f 1, f 2, f 3 ... f n molekulalarning devorga ta'sir qilish kuchidir. Ushbu formuladan quyidagicha:

(7).

Muayyan sirtga bir qator individual ta'sirlar natijasida yuzaga keladigan o'rtacha bosim kuchi bu sirt tomonidan vaqt birligida qabul qilingan barcha ta'sirlarning impulslari yig'indisiga teng bo'ladi izoxora.

5. Gaz molekulalarining tezliklari.

Formula (12) quyidagicha yozilishi mumkin:

(15), bu erda (gazning massasi).

(15) ifodadan gaz molekulalarining o'rtacha kvadrat tezligini hisoblaymiz:

(16) .

Buni bilish (R - universal gaz doimiysi; R=8,31), aniqlash uchun yangi ifodalarni olamiz .

(17) .

Kumush bug'lari molekulalarining harakat tezligini eksperimental aniqlash birinchi marta 1920 yilda Stern tomonidan amalga oshirilgan.

Guruch. 5. Stern tajribasi.

Shisha tsilindr E dan havo chiqarildi (5-rasm). Bu tsilindrning ichiga ikkinchi tsilindr D o'rnatilgan bo'lib, u bilan umumiy o'q O bo'lgan.D silindrning generatriksi bo'ylab tor tirqish S ko'rinishidagi kesma bor edi.O'q bo'ylab kumush bilan qoplangan platina sim tortilgan. , u orqali oqim o'tishi mumkin edi. Shu bilan birga, sim qizdirildi va uning yuzasidan kumush bug'ga aylandi. Kumush bug' molekulalari turli yo'nalishlarda tarqalib, ularning bir qismi D silindrining C tirqishidan o'tdi va E tsilindrning ichki yuzasida tor chiziq shaklida kumush kon paydo bo'ldi. Shaklda. 5 kumush chiziqning joylashuvi A harfi bilan belgilanadi.

Butun tizim sim aylanish o'qi bo'ladigan tarzda juda tez harakatga keltirilsa, E silindridagi A tasmasi yon tomonga siljigan bo'lib chiqdi, ya'ni. masalan, A nuqtada emas, balki B nuqtasida. Buning sababi kumush molekulalari CA yo'lidan uchib o'tayotganda, E silindrning A nuqtasi AB masofaga burilishga ulgurdi va kumush molekulalari A nuqtaga emas, balki B nuqtasi.

Kumush chiziqning siljishini belgilaymiz AB = d; tsilindrning E dan R radiusi, silindrning D dan r gacha bo'lgan radiusi va butun tizimning soniyada aylanishlar soni n.

Tizimning bir aylanishi uchun E tsilindr yuzasida A nuqta yo'ldan o'tadi, uzunligiga teng aylana 2pR, va 1 soniyada u yo'lni qoplaydi. A nuqta AB = d masofani bosib o'tgan vaqt t ga teng bo'ladi:. t vaqt ichida kumush bug 'molekulalari masofaga uchib o'tdi CA = R - r . Ularning tezligi v ni bosib o'tgan masofani vaqtga bo'lingan holda topish mumkin:yoki t ni almashtirsak, biz quyidagilarni olamiz:.

D tsilindr devoridagi kumush qoplama loyqa bo'lib chiqdi, bu esa molekulalarning turli tezliklari mavjudligini tasdiqladi.Tajribaga ko'ra, eng mumkin bo'lgan v tezligini aniqlash mumkin edi. ver Bu kumush konining eng katta qalinligiga to'g'ri keldi.

Maksimal tezlikni Maksvell tomonidan berilgan formuladan foydalanib hisoblash mumkin:(o'n sakkiz). Maksvellning hisob-kitoblariga ko'ra, molekulalarning o'rtacha arifmetik tezligi: (19).

6. Ideal gazning holat tenglamasi Mendeleyev-Klapeyron tenglamasidir.

Molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tenglamasidan (formula (14) Avogadro qonuni kelib chiqadi: bir xil sharoitda (bir xil harorat va bir xil bosim) bir xil hajmdagi bir xil bo'lmagan gazlar bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga oladi:(bitta gaz uchun),(boshqa gaz uchun).

Agar V 1 = V 2 bo'lsa; T 1 = T 2; r 1 \u003d r 2, keyin n 01 \u003d n 02.

Eslatib o'tamiz, SI tizimidagi modda miqdorining birligi mol (gram-molekula) massasidir. m moddaning bir moliga shu moddaning molyar massasi deyiladi. Har xil moddalarning bir molidagi molekulalar soni bir xil va Avogadro soni (N) deb ataladi. A = 6,0210 23 1/mol).

Bir mol uchun ideal gazning holat tenglamasini yozamiz:, bu erda Vm - bir mol gazning hajmi;, bu erda Vm - bir mol gazning hajmi; (universal gaz doimiysi).

Nihoyat bizda: (26).

(26) tenglama Klapeyron tenglamasi deb ataladi (bir mol gaz uchun). Oddiy sharoitlarda (p = 1.01310 5 Pa va T = 273,15 0 K) har qanday gazning molyar hajmi V m = 22,410 -3 . Formuladan (26) aniqlaymiz; .

Bir mol gaz uchun (26) tenglamadan istalgan gaz massasi m uchun Mendeleyev-Klapeyron tenglamasiga borish mumkin.

Munosabat gazning mol sonini beradi. Tengsizlikning chap va o'ng qismlarini (26) ga ko'paytiramiz.

Bizda ... bor gazning hajmi qayerda.

Nihoyat yozamiz: (27 ) . (27) tenglama Mendeleyev-Klapeyron tenglamasidir. Ushbu tenglamaga gaz zichligi kiritilishi mumkin va .

(27) formulada V ni almashtiramiz va olamiz yoki .

7. Tajribali gaz qonunlari. Ideal gazlar aralashmasining bosimi (Dalton qonuni).

Empirik tarzda, molekulyar-kinetik nazariya paydo bo'lishidan ancha oldin, ideal gazdagi muvozanat izoproseslarini tavsiflovchi bir qancha qonunlar kashf etilgan. Izoprotsess - bu holat parametrlaridan biri o'zgarmaydigan (doimiy) muvozanatli jarayon. Izotermik (T = const), izobarik (p = const), izoxorik (V = const) izoprotsesslar mavjud. Izotermik jarayon Boyl-Mariot qonuni bilan tavsiflanadi: "agar jarayon davomida ideal gazning massasi va harorati o'zgarmasa, gaz bosimi va uning hajmining mahsuloti doimiydir. PV = konst (29). Grafik tasvir holat tenglamalari holat diagrammasi deyiladi. Izoproseslar holatida holat diagrammalari ikki o'lchovli (tekis) egri chiziqlar sifatida tasvirlanadi va ular mos ravishda izotermlar, izobarlar va izoxoralar deb ataladi.

Ikkiga mos keladigan izotermlar turli haroratlar shaklda ko'rsatilgan. 6.

Guruch. 6. Ikki xil haroratga mos keladigan izotermlar.

Izobar jarayon Gey-Lyusak qonuni bilan tavsiflanadi: "agar jarayon davomida ideal gazning bosimi va massasi o'zgarmasa, gaz hajmining mutlaq haroratiga nisbati doimiydir:(30).

Ikki xil bosimga mos keladigan izobarlar 7-rasmda ko'rsatilgan.

Guruch. 7. Ikki xil bosimga mos keladigan izobarlar.

Izobar jarayon tenglamasini boshqacha yozish mumkin:31), bu erda V 0 - gaz hajmi 0 da 0 C; V t - t da gaz hajmi 0 C; t - gaz harorati Selsiy bo'yicha;α - hajmli kengayish koeffitsienti. (31) formuladan shunday xulosa kelib chiqadi. Fransuz fizigi Gey-Lyussak (1802) tajribalari barcha turdagi gazlarning hajmli kengayish koeffitsientlari bir xil ekanligini va, ya'ni. 1 ga qizdirilganda 0 C gaz o'z hajmini 0 da egallagan hajmning bir qismiga oshiradi 0 C. rasmda. 8 gaz hajmiga bog'liqlik grafigi V ko'rsatilgan t harorat t 0C.

Guruch. sakkiz. Gaz hajmining grafigi V t harorat t 0C.

Izoxorik jarayon Charlz qonuni bilan tavsiflanadi: "agar jarayon davomida ideal gazning hajmi va massasi o'zgarmasa, gaz bosimining uning mutlaq haroratiga nisbati doimiydir:

(32).

Ikki xil hajmga mos keladigan izoxorlar shaklda ko'rsatilgan. 9.

Guruch. 9. Ikki xil hajmga mos keladigan izoxorlar.

Izoxorik jarayon tenglamasini boshqacha yozish mumkin:(33), qaerda - gaz bosimi da FROM; - t da gaz bosimi; t - gaz harorati Selsiy bo'yicha;- bosimning harorat koeffitsienti. (33) formuladan shunday xulosa kelib chiqadi. Barcha gazlar uchun va . Agar gaz qizdirilsaC (V=const da), keyin gaz bosimi ga ortadiqachon bo'lgan bosimning bir qismiC. 10-rasmda gaz bosimining temperaturaga nisbatan t grafigi keltirilgan.

Guruch. o'n. Gaz bosimining haroratga nisbatan grafigi t.

Agar AB chizig'ini x o'qini kesishguncha davom ettirsak (nuqta), u holda bu abtsissaning qiymati (33) formuladan aniqlanadi, agarnolga teng.

;

Shuning uchun haroratdagaz bosimi nolga tushishi kerak edi, ammo bunday sovutish bilan gaz o'zini saqlab qolmaydi gazsimon holat, va suyuqlik va hatto qattiq holatga aylanadi. Haroratmutlaq nol deb ataladi.

Kirilmaydigan gazlarning mexanik aralashmasi bo'lsa kimyoviy reaksiyalar, aralashmaning bosimi ham formula bilan aniqlanadi, qayerda (aralashmaning konsentratsiyasiaralashmaning tarkibiy qismlarining umumiy n - komponentlardagi konsentratsiyalari yig'indisiga tengdir).

Dalton qonunida aytiladi: Aralashmalarning bosimiaralashmani hosil qiluvchi gazlarning qisman bosimlari yig'indisiga teng.. Bosim qisman deyiladi. Qisman bosim- bu ma'lum bir gaz, agar u faqat aralashma joylashgan idishni egallagan bo'lsa, hosil qiladigan bosim (aralashmada mavjud bo'lgan miqdorda).

ADABIYOTLAR RO'YXATI

1. Brychkov Yu.A., Marichev O.I., Prudnikov A.P. jadvallar noaniq integrallar: Qo'llanma. - M.: Nauka, 1986 yil.

2. Kogon M.N. Noyob gazning dinamikasi. M., Fizmatlit, 1999 yil.

3. A. K. Kikoin, molekulyar fizika. M., Fizmatlit, 1976 yil.

4. Sivuxin D.V. Umumiy kurs fizika, v. 2. Termodinamika va Molekulyar fizika. M., Fizmatlit, 1989 yil.

5. Kiryanov A.P., Korshunov S.M. Termodinamika va molekulyar fizika. Talaba yordami. Ed. prof. JAHON. Gladun. - M., "Ma'rifat", 1977 yil.

PAGE \* MGEFORMAT 3

Molekulyar-kinetik nazariya fizikaning moddaning eng kichik zarralari sifatida molekula va atomlarning mavjudligi haqidagi tushunchaga asoslanib, moddaning turli holatlari xossalarini oʻrganuvchi boʻlimidir. AKT uchta asosiy tamoyilga asoslanadi:

1. Barcha moddalar eng kichik zarrachalardan iborat: molekulalar, atomlar yoki ionlar.

2. Bu zarralar uzluksiz xaotik harakatda bo'lib, ularning tezligi moddaning haroratini belgilaydi.

3. Zarrachalar o'rtasida tortishish va qaytarish kuchlari mavjud bo'lib, ularning tabiati ular orasidagi masofaga bog'liq.

MKTning asosiy qoidalari ko'plab eksperimental faktlar bilan tasdiqlangan. Molekulalar, atomlar va ionlarning mavjudligi eksperimental tarzda isbotlangan, molekulalar etarli darajada o'rganilgan va hatto elektron mikroskoplar yordamida suratga olingan. Gazlarning cheksiz kengayish va ularga berilgan butun hajmni egallash qobiliyati molekulalarning uzluksiz xaotik harakati bilan izohlanadi. Gazlarning elastikligi, qattiq va suyuq jismlar, suyuqliklarning ba'zi qattiq jismlarni namlash qobiliyati, qattiq jismlarni bo'yash, yelimlash, shaklini saqlash va boshqa ko'p jarayonlar molekulalar o'rtasida tortishish va itarilish kuchlarining mavjudligini ko'rsatadi. Diffuziya hodisasi - bir moddaning molekulalarining boshqasining molekulalari orasidagi bo'shliqlarga kirib borish qobiliyati ham MKTning asosiy qoidalarini tasdiqlaydi. Diffuziya hodisasi, masalan, hidlarning tarqalishi, bir-biriga o'xshamaydigan suyuqliklarning aralashishi, qattiq moddalarning suyuqliklarda erishi jarayoni, metalllarni eritish yoki bosim bilan payvandlashni tushuntiradi. Molekulalarning uzluksiz xaotik harakatining tasdig'i ham Broun harakati - suyuqlikda erimaydigan mikroskopik zarrachalarning uzluksiz xaotik harakatidir.

Broun zarrachalarining harakati mikroskopik zarrachalar bilan toʻqnashib, ularni harakatga keltiruvchi suyuqlik zarralarining xaotik harakati bilan izohlanadi. Braun zarrachalarining tezligi suyuqlikning haroratiga bog'liqligi tajribada isbotlangan. Braun harakati nazariyasi A. Eynshteyn tomonidan ishlab chiqilgan. Zarrachalarning harakat qonunlari statistik, ehtimollik xarakteriga ega. Broun harakatining intensivligini kamaytirishning faqat bitta ma'lum usuli bor - haroratning pasayishi. Broun harakatining mavjudligi molekulalarning harakatini ishonchli tasdiqlaydi.

Har qanday modda zarrachalardan iborat, shuning uchun v moddaning miqdori zarrachalar soniga, ya'ni tanadagi strukturaviy elementlarga mutanosib hisoblanadi.

Moddaning miqdor birligi mol hisoblanadi. Mol - har qanday moddaning 12 g C12 uglerodida qancha atom bo'lsa, shuncha tuzilish elementlarini o'z ichiga olgan moddaning miqdori. Moddaning molekulalari sonining modda miqdoriga nisbati Avogadro doimiysi deyiladi:

Avogadro doimiysi moddaning bir molida qancha atom va molekula borligini ko'rsatadi. Molyar massa - moddaning bir molining massasi, moddaning massasining moddaning miqdoriga nisbatiga teng:

Molyar massa kg/mol da ifodalanadi. Molyar massani bilib, siz bitta molekulaning massasini hisoblashingiz mumkin:

Molekulalarning o'rtacha massasi odatda kimyoviy usullar bilan aniqlanadi, Avogadro doimiysi bir necha fizik usullar bilan yuqori aniqlik bilan aniqlangan. Molekulalar va atomlarning massalari mass-spektrograf yordamida sezilarli darajada aniqlik bilan aniqlanadi.

Molekulalarning massalari juda kichik. Masalan, suv molekulasining massasi:

Molyar massa nisbiy molekulyar massa Mg bilan bog'liq. Nisbiy molekulyar og'irlik - bu ma'lum bir moddaning molekulasi massasining C12 uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbatiga teng qiymat. Agar ma'lum bo'lsa kimyoviy formula modda, keyin davriy jadval yordamida uni aniqlash mumkin nisbiy massa, kilogrammda ifodalanganda qiymatni beradi molyar massa bu modda.

12. Molekulyar-kinetik nazariyaning asosiy qoidalari va ularning eksperimental asoslanishi. Molekulalarning massasi va hajmi

Jismlarning tuzilishi va xossalarini jismlarni tashkil etuvchi zarrachalarning harakat va oʻzaro taʼsir qonuniyatlari asosida tushuntiruvchi nazariya deyiladi. molekulyar kinetik.

Molekulyar kinetik nazariyaning (MKT) asosiy qoidalari quyidagicha tuzilgan:

Har qanday modda diskret (uzluksiz) tuzilishga ega. U bo'shliqlar bilan ajratilgan alohida zarrachalardan (molekulalar, atomlar, ionlar) iborat.

Zarrachalar issiqlik deb ataladigan uzluksiz xaotik harakat holatidadir.

Zarrachalar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ularning o'zaro ta'siri jarayonida tortishish va itarish kuchlari paydo bo'ladi.

MKTning haqiqiyligi ko'plab kuzatishlar va faktlar bilan tasdiqlangan.

Moddalarda o'tkazuvchanlik, siqilish va eruvchanlikning mavjudligi ularning uzluksiz emasligini, balki intervallar bilan ajratilgan alohida zarrachalardan iboratligini ko'rsatadi. Zamonaviy tadqiqot usullari (elektron va ion mikroskoplari) yordamida eng katta molekulalarning tasvirlari olingan.

Broun harakati va diffuziya zarralarning uzluksiz harakatda ekanligini ko'rsatadi.

Jismlarning mustahkamligi va elastikligining mavjudligi, namlanish hodisasi, suyuqliklarda sirt tarangligi va boshqalar. molekulalar o'rtasida o'zaro ta'sir kuchlari mavjudligini isbotlash.

Molekulalarning massasi va hajmi.

Molekulalarning kattaligi shartli qiymatdir. U quyidagicha baholanadi. Molekulalar o'rtasida tortishish kuchlari bilan birga itaruvchi kuchlar ham mavjud, shuning uchun molekulalar bir-biriga faqat ma'lum masofagacha yaqinlasha oladi. Molekulalar markazlarining eng yaqin yaqinlashish masofasi deyiladi samarali molekulyar diametri.(Bu holda, molekulalar sharsimon shaklga ega, deb taxmin qilinadi.)

Molekulalarning massalari va o'lchamlarini aniqlashning ko'plab usullari yordamida juda ko'p miqdordagi atomlarni o'z ichiga olgan organik moddalar molekulalaridan tashqari, ko'pchilik molekulalarning diametri 1 ga teng ekanligi aniqlandi. x 10 - 10 m va massasi 1 x 10 - 26 kg.

Nisbiy molekulyar og'irlik.

Nisbiy molekulyar (yoki atom) massa Janob (yoki A r ) ular molekula (yoki atom) massasining ushbu moddaga nisbatan m uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbatiga teng qiymatni m o S, ya'ni.

Nisbiy molekulyar (atom) massa hech qanday o'lchamga ega bo'lmagan miqdordir.

Moddaning miqdori. Molyar massa. Molekulaning massasi.

n moddaning miqdori ma'lum jismdagi N molekulalar (yoki atomlar) sonining 0,012 kg ugleroddagi N A atomlar soniga nisbatiga teng qiymatdir, ya'ni. n = N/ N A (N A - Avogadro raqami).

Moddaning molyar massasi M bu moddaning 1 mol massasiga teng.

Shuning uchun molekula (atom) ning massasini munosabatdan aniqlash mumkin

13. Ideal gaz. Ideal gazning asosiy tenglamasi mkt

Ideal gaz shunday gaz bo'lib, uning xossalarini tavsiflashda quyidagi taxminlar mavjud: ular gaz molekulalarining o'ziga xos hajmini hisobga olmaydilar va ular orasidagi o'zaro ta'sir kuchlarini hisobga olmaydilar.

Shunday qilib, ideal gazning modeli faqat to'g'ridan-to'g'ri to'qnashuvda bir-biri bilan va gaz o'z ichiga olgan idishning devorlari bilan o'zaro ta'sir qiladigan xaotik harakatlanuvchi moddiy nuqtalar to'plamidir.

Molekulyar kinetik nazariyaning (MKT) asosiy qoidalari

va ularning eksperimental asoslanishi.

Dars maqsadlari:

Tarbiyaviy:

AKMning asosiy qoidalarini shakllantirish;

Broun harakatining ilmiy-mafkuraviy ahamiyatini ochib berish;

tortishish va itarilish kuchlarining molekulalar orasidagi masofaga bog'liqligi xarakterini belgilash; sifat muammolarini hal qilishni o'rganish;

Rivojlanayotgan:

nazariy bilimlarni amaliyotda qo'llash qobiliyatini rivojlantirish; kuzatish, mustaqillik; talabalarni mantiqiy fikrlash o'quv faoliyati ma'lumot olish va xulosa chiqarish qobiliyati

Tarbiyaviy: tabiat hodisalarining birligi va o'zaro bog'liqligi haqidagi g'oyalarni shakllantirishni davom ettirish.

Rejalashtirilgan natijalar:

Bilish: molekulyar kinetik nazariyaning asosiy qoidalari va ularni eksperimental asoslash; diffuziya tushunchalari, Braun harakati.

Qobiliyatga ega bo'lish: gipotezalarni shakllantirish va xulosalar chiqarish, sifat masalalarini yechish.

Dars turi: dars - seminar, yangi materialni o'rganish

Qoidalar: 2 dars

Kompleks uslubiy yordam: multimedia proyektori, kompyuter, ekran, eksperimentlarni tavsiflovchi chizmalar, tajribalar uchun asboblar.

Tushuntirish eslatmasi.

Sinf 4-5 kishidan iborat 3 guruhga bo'lingan. Har bir guruhga AKM qoidalaridan birining eksperimental asoslanishi haqida hikoya tayyorlash vazifasi beriladi. Rollar bir-biridan mustaqil ravishda taqsimlanadi: biri nazariy material tayyorlaydi, ikkinchisi taqdimot (yoki interfaol doska uchun slaydlar) tayyorlaydi, qolganlari tajribalar tayyorlaydi. Materialdan beri umumiy ma'noda Yigitlar allaqachon tanish (7-sinfdan), vazifa ularning kuchida.

Hafta davomida har bir guruh o'z vazifasini bajarishi kerak.

Har bir guruhga taqdimot qilish uchun 20 daqiqa vaqt beriladi.

Yigitlarning chiqishlaridan so'ng (bu hamma tomonidan belgilanadi) 5 daqiqalik muhokama va o'rtoqlarning savollariga javoblar.

Keyin o'qituvchi savollar beradi (hammaga, shu jumladan ijodiy guruhga)

Dars oxirida o'qituvchi natijalarni umumlashtiradi, umumiy xulosalar chiqaradi

O'qituvchi taqdimoti

Amerikalik fizik Reyman “...Agar insoniyat va uning mehnati samarasi yo‘qolib, kelajak avlodlar uchun bitta iborani qoldirishga ruxsat berilsa, u quyidagicha bo‘ladi, deb hisoblagan.

A) Materiya zarrachalardan tashkil topgan.

B) Zarrachalar harakatlanmoqda;

B) bir-biri bilan o'zaro munosabatda bo'lish

Barcha moddalar zarrachalardan iborat: molekulalar, atomlar, ionlar, ular orasida bo'shliqlar mavjud.

1) Mexanik maydalash (bo'r, plastilin)

2) Bir moddaning erishi (kaliy permanganat, shakar)

3) Turli suyuqliklarni (suv va spirt) aralashtirish, aralashmaning hajmi ikki suyuqlik aralashtirishdan oldin egallagan umumiy hajmdan kamroq ekanligini ko'rsatadi. Buni suyuqliklar molekulalari orasida bo'shliqlar mavjudligi va suyuqliklar aralashtirilganda ulardan birining molekulalari kirib borishi bilan izohlash mumkin. bo'sh joy boshqa suyuqlik molekulalari o'rtasida.

Qizdirilganda jismlar kengayadi (molekulalar orasidagi bo'shliqlar ko'payadi, molekulalarning hajmi o'zgarmaydi)

4) Tajriba. Biz po'latdan yasalgan to'pni isitamiz, u isitilmaydigan holatda po'lat halqadan xotirjam o'tadi. Isitishdan keyin to'p halqaga yopishib qoladi. Sovugandan so'ng, to'p ringga tushadi.

5) Shisha naychali rezina tiqin solingan kolba shunday o'rnatiladiki, nayning uchi suvga botiriladi. Kolba qizdirilganda undagi havo kengayadi va uni tark eta boshlaydi. Buni suvga tushirilgan trubaning uchida hosil bo'lgan pufakchalar, sindirish va suzish orqali baholanishi mumkin. Isitish to'xtagandan so'ng, stakandagi suv naycha orqali ko'tarila boshlaydi va kolbani to'ldiradi.

Kiritish: Gazlar ham qattiq jismlar kabi qizdirilganda hajmi oshadi, sovutilganda esa hajmi kamayadi.

Har xil miqdordagi atomlardan tashkil topgan moddalarga misollar:

1-atom: inert gazlar (He, Ne…); metallar.

Analgin-38 atomlari

Proteinlar ming atomdan iborat

Polimerlar - o'n minglab atomlar

Kauchuk - 1/2 million atom

Molekula o'lchamlari. Molekulalar juda kichik (10 nm ga teng)

bir tomchi zaytun moyining hajmi V=1mm² 0,6m² maydonga tarqaladi

qatlam qalinligi h=V/S =1,7∙10^-7sm (taxminan 6 molekula)

dmolekulalar= 10 nm

Molekulalar soni. Kichik hajmda ham molekulalar soni juda katta (masalan, suv timsolida taxminan 1023 molekula mavjud)

Bir tomchi suv m=1g V=1sm hajmni egallaydi ³

Bir molekula V0 ≈ d hajmni egallaydi ³ ≈ 27∙10^-24sm ³

Molekulalar soni N=V/V0 = 3,7∙10^22

Molekulalar massasi.

m0=m/N= 1g/3,7∙10^22≈ 27∙10-23g m0 ≈10^ -26 kg

Nisbiy molekulyar og'irlik- uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbatan.

Mr= 12 m0 /mBilan

1 Biz yeymiz = 1,66∙10^ -27 kg

Moddaning miqdori

1 mol- 12 g uglerod bilan bir xil miqdordagi atomlarni (molekulalarni) o'z ichiga olgan moddaning miqdori.

Avogadro raqamiNLEKIN moddaning 1 molidagi molekulalar soni.

NLEKIN= 6 , 02 ∙10 2 3

Moddaning miqdoriν - mollar soni ν = N/ NLEKIN= m/ M

Molar massasi M- 1 mol M = massasi m0 NLEKIN(Davriy jadval bo'yicha g / molda aniqlanadi)

1 molekula massasi m0 =M/NLEKIN

Qaysi mashhur qurilma suyuqliklarning termal kengayishidan foydalanadi? (termometrda)

Issiqlik kengayishiga misollar keltiring (yozda simlarning sarkması)

Nima uchun relslar orasidagi bo'shliq bor? (yozda termal kengayish paytida ular deformatsiyalanmasligi uchun)

II. Molekulalar tasodifiy va uzluksiz harakatlanadi

Eksperimental asoslar: diffuziya; Braun harakati.

Diffuziya- bir moddaning molekulalarining boshqa moddaning molekulalari orasiga o'zaro kirib borishi. Misollar: hidlarning tarqalishi; sabzavotlarni tuzlash va boshqalar.

Diffuziya molekulalarning tasodifiy harakati tufayli sodir bo'ladi. Qizdirilganda diffuziya tezligi ortadi, chunki. molekulalarning tasodifiy harakatining intensivligi ortadi. Molekulalarning tortilishi diffuziyani oldini olishini tushunish oson, shuning uchun qattiq moddalarda diffuziya juda sekin; uni tezlashtirish uchun ikkita sirtni qizdirish va ularni bir-biriga kuchli bosish kerak. Diffuziya - molekulalarning harakati tufayli moddalarning o'z-o'zidan aralashishi - moddalarni majburiy aralashtirishdan farqlash kerak. Choydagi shakarni qoshiq bilan aralashtirsak, bu diffuziya emas. Ko'rinib turibdiki, diffuziya tezligidan molekulalarning tezligi haqida ham xulosa chiqarish mumkin. Kaliy permanganat zarralari suvda bir necha santimetr tarqalguncha soatlar o'tadi. Bir necha metr masofada to'kilgan atirni hidlash uchun bir necha daqiqa kerak bo'ladi.

Braun harakati - molekulalar ta'sirida yuzaga keladigan zarrachalarning harakati Masalan: tinch havodagi chang zarralari. Braun harakatining sababi: Molekulyar ta'sirlar kompensatsiya qilinmaydi.

Moddada zarralarning termal xaotik harakati mavjudligining birinchi to'g'ridan-to'g'ri dalillaridan biri 1827 yilda ingliz botaniki Braun tomonidan Braun harakati deb ataladigan kashfiyot bo'ldi. Bu suyuqlikda muallaq turgan juda kichik (faqat mikroskop orqali ko'rinadigan) zarrachalar doimo uzluksiz xaotik harakat holatida bo'lib, tashqi sabablarga bog'liq bo'lmagan va materiyadagi ichki harakatlarning ko'rinishi bo'lib chiqishidadir. Braun harakati issiqlik harakatida bo'lgan atrofdagi molekulalarning to'xtatilgan zarralari tomonidan sodir bo'lgan zarbalar tufayli yuzaga keladi. Bu zarbalar hech qachon bir-birini aniq muvozanatlashtirmaydi, shuning uchun molekulyar ta'sirlar ta'siri ostida muhit Broun zarrasining tezligi kattaligi va yo'nalishi bo'yicha doimiy va tasodifiy o'zgaradi. Materiyaning uzluksizligi va diskretligi haqidagi munozarada oxirgi nuqta 1905 yilda Eynshteyn va Smoluxovski tomonidan ishlab chiqilgan va 1912 yilda Perrin tomonidan eksperimental ravishda tasdiqlangan Broun harakati nazariyasi tomonidan qo'yildi. Bu hodisa shundaki, suyuqlik yoki gazda to'xtatilgan kichik zarrachalar tartibsiz molekulalarni hosil qiladi. Ushbu zarrachalarning harakatini o'rganish imkoniyati asosan ularning kattaligiga bog'liq. Juda katta zarralar faqat tebranishi mumkin, juda kichik zarralar deyarli molekulalar kabi tez harakat qiladi va ularni kuzatish qiyin. Broun zarralarining o'lchami molekulalarning o'lchamidan minglab marta kattaroqdir, shuning uchun ular oddiy mikroskopda ko'rinadi va ularning sakrashlarini kuzatish qulay. Ko'rinib turibdiki, qizdirilganda Broun harakatining intensivligi oshadi. Harakat tezligi haroratga bog'liq.

Qattiq tajriba (1920)

Agar silindrlar harakatsiz bo'lsa, atomlar n nuqtaga tushadi.

Tsilindrlar ō tezlikda aylanganda atomlar n1 nuqtaga tushadi. Atomlarning tezligi bir xil bo'lmagani uchun chiziq xiralashgan.

Molekulaning ℓ masofani bosib o'tishi uchun ketadigan vaqt disk 2 a burchagi bo'ylab aylanish vaqtiga teng.

Kumush molekulalarining tezligi 600 m/s.

Molekulalarning tezlik taqsimoti

Molekulalarning tezliklar bo'yicha taqsimlanish grafigi. Ingliz fizigi J. Maksvell va avstriyalik fizigi L. Boltsman. Maksvell taqsimot egri chizig'i Stern tajribasida olingan natijalarga mos keladi. Tezliklari Dy diapazonidagi zarrachalar soni DN ga teng, y bu intervalning tezliklaridan biri. Grafikdan ko'rinib turibdiki, tezliklari teng Dv1 va Dv2 oraliqlarda bo'lgan zarrachalar soni har xil. Eng ko'p "to'plangan" oraliqlar joylashgan tezlik molekulalarning issiqlik harakatining eng ehtimoliy tezligidir.

ynv - eng mumkin bo'lgan tezlik; yav o'rtacha tezlik

∆N - tezligi y + ∆y oralig'ida bo'lgan molekulalar soni; ∆y = y ∆a / a

osyangi topilmalar

1. Tezlikni taqsimlash ma'lum bir qonuniyatga ega.

2. Gaz molekulalari orasida juda tez va juda sekin molekulalar mavjud.

3. Molekulalarning tezliklar bo‘yicha taqsimlanishi haroratga bog‘liq.

4. T qanchalik katta bo'lsa, taqsimot egri chizig'ining maksimali yuqori tezliklarga qarab siljiydi.

6) Sprey deodorant va sinfdagi hamma hidlaydi

7 ) Fenolftalein bilan namlangan qog'oz bo'laklari ammiak bilan qo'shilganda hosil bo'ladigan moddaga solinadi. To'q sariq rang. Fenolftaleinning bu xususiyati ammiak borligining ko'rsatkichi bo'lib xizmat qiladi, biz birinchi navbatda ushbu modda bilan namlangan alohida qog'ozda ko'rsatamiz. Shundan so'ng, ammiak bilan paxta momig'i kolbaning bo'yniga o'rnatiladi. Biroz vaqt o'tgach, fenolftalein bilan namlangan qog'oz parchalari to'q sariq rangga aylanadi.

8) Kaliy permanganat bilan suvni bo'yash

Turli xilda agregatsiya holatlari Ushbu harakatning tabiati boshqacha:

Qattiq jismlarda molekulalar muvozanat pozitsiyalari yaqinida tebranadi; qattiq jismlar

ularning shakli va hajmini saqlab qolish (ularni deformatsiya qilish qiyin);

Suyuqliklardagi molekulalar qattiq moddalardagi kabi tebranadi, lekin ularning o'zlari

muvozanat pozitsiyalari doimiy ravishda harakatlanadi (suyuqlik molekulalari

"ko'chmanchilar"); suyuqliklar cheklangan hajmga ega va ozgina siqiladi;

Gazlarda molekulalar erkin va tasodifiy (tasodifiy) harakat qiladi; gaz oladi

unga berilgan to'liq miqdor.

Molekulyar tuzilishdagi farq tufayli, moddalar har xil

agregat holatlar boshqacha yo'l tutadi. Shunday qilib, bir xil haroratda

gazlarda diffuziya suyuqliklarga qaraganda o'n minglab marta tezroq sodir bo'ladi va

qattiq jismlarga qaraganda milliardlab marta tezroq.

Agar molekulalar shunchalik yuqori tezlikka ega bo'lsa, nima uchun gazlarda diffuziya tezligi juda past?

Metalllarni eritish yoki bosim bilan payvandlash jarayonini tushuntiring

Yer atmosferasi zichligining balandlik bilan o‘zgarishini tushuntiring. (Gravitatsion maydonda gazning tarqalishi)

III.Molekulalar o'zaro ta'sir qiladi.

Molekulalar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi: ular o'rtasida itaruvchi va jozibador kuchlar ta'sir qiladi, ular molekulalar orasidagi masofaning ortishi bilan tezda kamayadi. Bu kuchlarning tabiati elektromagnitdir. Jozibali kuchlar suyuqlikning bug'lanishiga, qattiq jismning cho'zilishiga to'sqinlik qiladi.

Qattiq yoki suyuq jismni siqmoqchi bo'lganimizda, biz sezilarli itaruvchi kuchlarni his qilamiz.

Bilan bog'liq tajribalarni kuzatishda molekulalarning tortilishini tekshirish oson sirt tarangligi va namlash.

9) Jismlarning siqilishi va kuchlanishi (bahor)

10) Po'lat tsilindrlarni ulash

11) Plitalar va suv bilan tajriba (Ikki shisha plastinani namlang va ularni bir-biriga bosing. Keyin ularni ajratishga harakat qilishadi, buning uchun ular biroz harakat qilishadi).

12) Yog 'bilan moylangan tanganing namlanmasligi fenomeni suv yuzasida suzadi.

13) Kapillyar hodisalar - kapillyarlarda rangli suvning ko'tarilishi

Yelimning harakatini tushuntiring.

Orzu qiling:

Agar molekulalar o'rtasida tortishish kuchlari bo'lmasa nima bo'lar edi?

Agar molekulalar o'rtasida itaruvchi kuchlar bo'lmasa nima bo'lar edi?

Molekulyar-kinetik nazariya fizikaning moddaning eng kichik zarralari sifatida molekula va atomlarning mavjudligi haqidagi tushunchaga asoslanib, moddaning turli holatlari xossalarini oʻrganuvchi boʻlimidir. AKT uchta asosiy tamoyilga asoslanadi:

1. Barcha moddalar eng kichik zarrachalardan iborat: molekulalar, atomlar yoki ionlar.

2. Bu zarralar uzluksiz xaotik harakatda bo'lib, ularning tezligi moddaning haroratini belgilaydi.

3. Zarrachalar o'rtasida tortishish va qaytarish kuchlari mavjud bo'lib, ularning tabiati ular orasidagi masofaga bog'liq.

MKTning asosiy qoidalari ko'plab eksperimental faktlar bilan tasdiqlangan. Molekulalar, atomlar va ionlarning mavjudligi eksperimental tarzda isbotlangan, molekulalar etarli darajada o'rganilgan va hatto elektron mikroskoplar yordamida suratga olingan. Gazlarning cheksiz kengayish va ularga berilgan butun hajmni egallash qobiliyati molekulalarning uzluksiz xaotik harakati bilan izohlanadi. Gazlar, qattiq jismlar va suyuqliklarning elastikligi, suyuqliklarning ba'zi qattiq jismlarni namlash qobiliyati, qattiq jismlarni bo'yash, yelimlash, shaklini saqlash jarayonlari va boshqa ko'p narsalar molekulalar o'rtasida tortishish va itarilish kuchlarining mavjudligini ko'rsatadi. Diffuziya hodisasi - bir moddaning molekulalarining boshqasining molekulalari orasidagi bo'shliqlarga kirib borish qobiliyati ham MKTning asosiy qoidalarini tasdiqlaydi. Diffuziya hodisasi, masalan, hidlarning tarqalishi, bir-biriga o'xshamaydigan suyuqliklarning aralashishi, qattiq moddalarning suyuqliklarda erishi jarayoni, metalllarni eritish yoki bosim bilan payvandlashni tushuntiradi. Molekulalarning uzluksiz xaotik harakatining tasdig'i ham Broun harakati - suyuqlikda erimaydigan mikroskopik zarrachalarning uzluksiz xaotik harakatidir.

Broun zarrachalarining harakati mikroskopik zarrachalar bilan toʻqnashib, ularni harakatga keltiruvchi suyuqlik zarralarining xaotik harakati bilan izohlanadi. Braun zarrachalarining tezligi suyuqlikning haroratiga bog'liqligi tajribada isbotlangan. Braun harakati nazariyasi A. Eynshteyn tomonidan ishlab chiqilgan. Zarrachalarning harakat qonunlari statistik, ehtimollik xarakteriga ega. Broun harakatining intensivligini kamaytirishning faqat bitta ma'lum usuli bor - haroratning pasayishi. Broun harakatining mavjudligi molekulalarning harakatini ishonchli tasdiqlaydi.

Har qanday modda zarrachalardan iborat, shuning uchun v moddaning miqdori zarrachalar soniga, ya'ni tanadagi strukturaviy elementlarga mutanosib hisoblanadi.

Moddaning miqdor birligi mol hisoblanadi. Mol - har qanday moddaning 12 g C12 uglerodida qancha atom bo'lsa, shuncha tuzilish elementlarini o'z ichiga olgan moddaning miqdori. Moddaning molekulalari sonining modda miqdoriga nisbati Avogadro doimiysi deyiladi:

Avogadro doimiysi moddaning bir molida qancha atom va molekula borligini ko'rsatadi. Molyar massa - moddaning bir molining massasi, moddaning massasining moddaning miqdoriga nisbatiga teng:

Molyar massa kg/mol da ifodalanadi. Molyar massani bilib, siz bitta molekulaning massasini hisoblashingiz mumkin:

Molekulalarning o'rtacha massasi odatda kimyoviy usullar bilan aniqlanadi, Avogadro doimiysi bir necha fizik usullar bilan yuqori aniqlik bilan aniqlangan. Molekulalar va atomlarning massalari mass-spektrograf yordamida sezilarli darajada aniqlik bilan aniqlanadi.

Molekulalarning massalari juda kichik. Masalan, suv molekulasining massasi:

Molyar massa nisbiy molekulyar massa Mg bilan bog'liq. Nisbiy molekulyar og'irlik - bu ma'lum bir moddaning molekulasi massasining C12 uglerod atomi massasining 1/12 qismiga nisbatiga teng qiymat. Agar moddaning kimyoviy formulasi ma'lum bo'lsa, u holda uning nisbiy massasini davriy jadval yordamida aniqlash mumkin, bu kilogrammda ifodalanganda ushbu moddaning molyar massasining kattaligini ko'rsatadi.