Молекулярно - кинетическая теория

1.

Молекулярная физика
Характеристики молекул

2.

Молекулярно-кинетическая
теория
изучает строение и свойства тел на
основе молекулярного строения.
Основные положения МКТ и их опытное
обоснование
1. Все вещества (тела) состоят из
микрочастиц - молекул, атомов или
ионов.
2. Микрочастицы находятся в
непрерывном движении.
3. Микрочастицы взаимодействуют друг
с другом. Между частицами существуют
силы притяжения и отталкивания.

3.

Моле́ кула (новолат. molecula,
уменьшительное от лат. moles — масса) —
электрически нейтральная частица,
образованная из двух или более связанных
ковалентными связями атомов].
В физике к молекулам причисляют также
одноатомные молекулы, то есть свободные
(химически не связанные) атомы (например,
инертных газов, ртути и т. п.). Причисление к
молекулам одноатомных молекул, то есть
свободных атомов, например одноатомных
газов, приводит к совмещению понятий
«молекула» и «атом». Обычно
подразумевается, что молекулы нейтральны (не
несут электрических зарядов) и не несут
неспаренных электронов (все валентности
насыщены); заряженные молекулы называют
ионами.

4.

5.

6.

Вещество
Азот
Вода
Водород
Гелий
Кислород
Оксид серы (IV)
Оксид углерода (IV)
Оксид углерода (II)
Хлор
Хлороводород
Диаметр
молекулы, нм
0,32
0,30
0,25
0,20
0,30
0,34
0,33
0,32
0,37
0,30

7.

8.

9.

В 1827 году Броун,
разглядывая под микроскопом
выделенные из клеток пыльцы
североамериканского
растения Clarkia pulchella
взвешенные в воде
цитоплазматические зёрна,
неожиданно обнаружил, что
они непрерывно дрожат и
передвигаются с места на
место.

10.

Величина пыльцевых клеток колеблется от 2,5 мкм до 250 мкм
Броуновские частицы имеют размер порядка 0,1–1 мкм.
В 1824 г. появляется новый тип микроскопа, обеспечивающий
увеличение в 500-1000 раз. Он позволял увеличить частицы, до
размера 0,1-1 мм
Но в своей статье Броун специально подчеркивает, что у него
были обычные двояковыпуклые линзы, значит он мог увеличивать
объекты не более, чем в 500 раз, то есть частицы увеличивались
до размера всего 0,05-0,5 мм.
Микроскопы 18 века

11.

Мариан Смолуховский (1872–1917)
Впервые в 1904 году дал
строгое объяснение
броуновского движения

12.

Альберт Эйнштейн
(1879-1955)
В 1905 году создал
первую количественную теорию
броуновского движения.
С помощью статистических
методов он вывел формулу для
среднего значения квадрата
смещения броуновской частицы:
< r 2 > = 6kTBt
где B - подвижность частицы, которая
обратно пропорциональна вязкости среды и размеру
частицы,
t – время наблюдения, Т – температура жидкости.

13.

Жан Батист Перрен
(1870 - 1942)
В 1906 году начал проводить опыты,
подтвердившие теорию Эйнштейна.
Подводя итоги в 1912 году, он заявил:
«Атомная теория восторжествовала.
Некогда многочисленные, её
противники повержены и один за
другим отрекаются от своих взглядов,
в течение столь долгого времени
считавшихся обоснованными и
полезными».
В 1926 г. Перрен получил Нобелевскую премию
за работу по «дискретной природе материи»

14.

Броуновское движение частицы гуммигута в воде.
Точками отмечены последовательные положения частицы через 30 с.
Наблюдения велись под микроскопом при увеличении ок. 3000.
Размер частиц около 1 мкм.
Одна клетка соответствует расстоянию 3,4 мкм.

15.

16.

Выводы:
Броуновские частицы движутся под влиянием
беспорядочных ударов молекул.
Броуновское движение является хаотичным.
По траектории частицы можно судить об
интенсивности движения, чем меньше масса
частицы, тем интенсивней становится движение.
Интенсивность броуновского движения прямо
зависит от температуры.
Броуновское движение никогда не прекращается.

17.

Диффузия
это самопроизвольноевыравнивание
ДифФузия
это– самопроизвольное
неоднородной концентрации
атомов и молекул разного вида

18.

19.

Осмос- направленное движение молекул растворителя
Осмос
(от греч. osmos - толчок, давление) - диффузия веществ в
виде ионов через полупроницаемые клеточные мембраны.
Осмос, направленный внутрь клеток, называется
эндосмосом, наружу - экзосмосом. Основной канал обмена
веществ организмов с окружающей средой.

20.

Относительная молекулярная масса
m0
Мr =
1/12m0C
-27
1 а.е.м.=1/12m0C =1,66 *10
кг

21.

22.

Количество вещества
Моль – количество вещества,
содержащее столько молекул или
атомов, сколько их содержится в 0,
012 кг углерода.

23.

Число Авогадро – число
атомов или молекул,
содержащихся в моле любого
вещества
23
NA=6,02*10 1/моль

24.

Молярная масса – масса вещества, взятого в
количестве 1 моля
М= m0 * NA , m0 -масса одной молекулы
3
М= Мr *10- кг/моль
Масса вещества
m = ν *M
m= m0 * N
m=p*V

25.

Реши задачи
Определить массу молекулы аммиака (NH3)
Сколько молекул содержится в кислороде массой
0,16кг?
Какой объём занимают 100 моль ртути?
Найти число атомов в алюминиевом предмете
массой 135г.
Подсчитать число молекул, содержащихся
в 1 кг углекислого газа; найти массу одной
молекулы.

26.

Температура (от лат. temperatura — надлежащее смешение,
нормальное состояние) — скалярная физическая величина ,
характеризующая приходящуюся на одну степень свободы
среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической
системы, находящейся в состоянии термодинамического
равновесия .

27.

Абсолютная шкала температур
- введена англ. физиком У. Кельвином
- нет отрицательных температур
Единица абсолютной температуры в СИ: [T] = 1K (Кельвин)
Нулевая температура абсолютной шкалы – это абсолютный ноль ( 0К
= -273 С ), самая низкая температура в природе. В настоящее время
достигнута самая низкая температура - 0,0001К.
По величине 1К равен 1 градусу по шкале Цельсия
Связь абсолютной шкалы со шкалой Цельсия
Запомни!
В формулах абсолютная температура обозначается буквой «Т», а
температура по шкале Цельсия буквой «t».
Т= t + 273

28.

Термометр( греч. θέρμη — тепло; μετρέω — измеряю) — прибор
для измерения температуры воздуха, почвы, воды и так далее.
Существует несколько видов термометров:
■ жидкостные
■ механические
■ электрические
■ оптические
■ газовые
■ инфракрасные
Изобретателем термометра принято считать Галилея

29.

30.

31.

32.

33.

34.

Модель идеального газа.
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии в
молекулярно-кинетической теории рассматривается модель
идеального газа.
Под моделью идеального газа понимают газ, удовлетворяющий
следующим условиям:
- молекулы газа обладают пренебрежимо малым объемом по
сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ;
- между молекулами отсутствуют силы притяжения и молекулы
взаимодействуют только при соударении как абсолютно упругие
тела;
- тепловое равновесие по всему объему достигается мгновенно.
Реальный газ приближается по своим свойствам к модели
идеального газа при значительном разрежении. Но существуют
газы, которые и при нормальных условиях близки по своим
свойствам к модели идеального газа.

35.

Идеальный газ
(модель)
1. Совокупность большого числа
молекул массой m0, размерами
молекул пренебрегают (принимают
молекулы за материальные точки).
2. Молекулы находятся на больших
расстояниях друг от друга и
движутся хаотически.
3. Молекулы взаимодействуют по
законам упругих столкновений ,
силами притяжения между
молекулами пренебрегают.
4. Скорости молекул разнообразны, но
при определенной температуре
средняя скорость молекул остается
постоянной.
Реальный газ
1. Молекулы реального газа не
являются точечными
образованиями, диаметры
молекул лишь в десятки раз
меньше расстояний между
молекулами.
2. Молекулы не взаимодействуют по законам
упругих столкновений.

36.

ФОРМУЛЫ
1. Расчет плотности газа
m
V
2. Расчет концентрации газа
3. Энергия одной молекулы
4. Масса молекулы
m0 v
E
2
M
m0
NA
5. Количество вещества
N
n
V
2
N
m
NA M

37.

38.

Зависимость давления идеального
газа от:
Массы молекул
Концентрации молекул
Скорости движения
молекул

39.

40.

41.

42.

43.

Основное уравнение МКТ идеального газа.
Масса
Скорость движения
молекул [м/с]
молекулы [кг]
Давление газа
[Па]
Концентрация
молекул [
м] 3

44.

45.

Как изменится давление газа на
стенки сосуда, если:
масса молекулы увеличится в 3 раза
концентрация молекул уменьшится в 4 раза
скорость движения молекул увеличится в 2 раза
объем увеличится в 5 раз
масса молекулы уменьшится в 4 раза, а концентрация
увеличится в 2 раза
масса молекулы увеличится в 2 раза, а скорость
движения молекул увеличится в 3 раза
концентрация молекул увеличится в 3 раза, скорость
движения молекул уменьшится в 3 раза

46.

Задача.
№468 Каково давление азота, если средняя квадратичная
скорость его молекул 500 м/с, а его плотность
3
1,35
?
кг / м
подсказка
решение
•№469 Какова средняя квадратическая скорость
движения молекул газа, если имея массу 6 кг, он
3
занимает объем 5
при
давлении 200кПа?
м
подсказка
решение