Фізика - Великий довідник школяра - 2019

Молекулярна фізика
Основи молекулярнокінетичної теорії. Броунівський рух

Молекулярна фізика — це розділ фізики, в якому закони механіки застосовуються не до кожної окремої молекули речовини, а до величезної їх сукупності. При цьому використовуються усереднені фізичні величини (середні швидкість і енергія молекули, середні густина, тиск і т. ін.). Молекулярна фізика вивчає фізичні властивості речовин у різних агрегатних станах.

Основи молекулярнокінетичної теорії. Броунівський рух

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ) речовини:

1) усі тіла складаються із частинок — молекул, атомів і йонів;

2) частинки перебувають у безперервному хаотичному русі;

3) між частинками будь-якого тіла існують сили взаємодії.

Одним із перших підтверджень положень МКТ стали досліди англійського ботаніка Роберта Броуна, проведені в 1827 р. Розглядаючи в мікроскоп краплину води, в якій містився квітковий пилок, учений виявив безладний рух частинок пилку. Потім Броун і його послідовники спостерігали аналогічний рух інших частинок (різних за розміром, із різних речовин, у тому числі й неорганічних).

Броунівський рух частинок пояснюється некомпенсованими безладними зіткненнями з ними величезної кількості невидимих у мікроскоп молекул рідини.

Поняття моля речовини та закони Авогадро розглядаються і в хімії. Моль — одиниця кількості речовини . Моль — це кількість речовини, яка містить стільки ж її структурних складових (наприклад, атомів або молекул), скільки міститься атомів в 0,012 кг вуглецю.

За сучасним стандартом, хімічний елемент, з якого складається речовина і яка названа тут вуглецем, отримав назву Карбон. Із хімії також відомо, що один і той самий елемент може існувати у вигляді кількох ізотопів (чи нуклідів); вище йшлося про Карбон .

Італійський фізик і хімік Амедео Авогадро у 1811 р. виявив, що різні гази, які займають однаковий об’єм за однакових умов, містять однакове число молекул. В одному молі це число (стала Авогадро) дорівнює: . Крім того, Авогадро довів, що за нормальних значень тиску й температури моль будь-якого газу займає однаковий об’єм: . Якщо позначити масу одного моля M, то маса однієї молекули: .

Приклад: маса молекули кисню

.

Значення M знаходять, користуючись таблицею Менделєєва, а якщо речовина не атомарна, то ще й формулою речовини. Наприклад:

, ,

.

Оцінюючи розмір деякої молекули, будемо вважати, що молекула являє собою маленьку, щільно впаковану кульку, тоді її об’єм дорівнює . Із формули густини речовини випливає: .

Для однієї молекули

.

Звідси для молекули води:

Таким чином, молекули настільки малі, що за допомогою оптичних мікроскопів побачити їх не можна.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити