ЗОВНІШНЄ НЕЗАЛЕЖНЕ ОЦІНЮВАННЯ 2018 - ФІЗИКА КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ
Частина I НАВЧАЛЬНИЙ ДОВІДНИК — З ПРИКЛАДАМИ ТА ЗАВДАННЯМИ
МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА І ТЕРМОДИНАМІКА
1. ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ
1.1. ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНОЇ ТЕОРІЇ ТА ЇХ ДОСЛІДНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ
Молекулярна фізика — розділ фізики, у якому розглядаються закономірності атомно- молекулярної будови макроскопічних тіл (систем).
Основні положення молекулярно-кінетичної теорії (МКТ)
I положення. Усі речовини складаються з молекул або інших структурних одиниць (атомів, йонів і електронів), розділених проміжками.
♦ Свідченням дискретної побудови речовини є фотографії, одержані за допомогою йонного, електронного і тунельного мікроскопів. Про наявність проміжків між молекулами свідчить зміна об'єму твердих тіл і рідини при змінюванні їхньої температури, дифузія.
II положення. Молекули або інші структурні частинки перебувають у неперервному хаотичному русі (рис. 1.1, а).
♦ Підтвердженням цього положення с явища дифузії, броунівського руху, осмосу.
Дифузія — це процес перерозподілу концентрації атомів у просторі шляхом хаотичної, тобто теплової, міграції.
Осмос — однобічна дифузія.
Броунівський рух — хаотичний рух частинок твердого тіла, що зависли у рідині або в газі (рис. 1.1, б). Відкритий у 1827 р. англійським ботаніком Р. Броуном. Спостерігається в оптичний мікроскоп зі збільшенням Г ≈ 500. Пояснюється поштовхами молекул, які оточують частинку, внаслідок їх неупорядкованого теплового руху.
Рис. 1.1
III положення. Молекули або атоми одночасно притягуються і відштовхуються, а рівнодійна цих сил називається силою міжмолекулярної взаємодії.
♦ Свідченням є виникнення пружних сил при деформації тіл, виникнення сил поверхневого натягу, збереження об'єму рідинами та твердими тілами.
♦ Сили молекулярної взаємодії є силами притягання й відштовхування, залежать від відстані між молекулами і переважно виникають унаслідок взаємодії електричних зарядів, які входять до їх складу. Ці сили є короткодіючими.
Графік залежності сили молекулярної взаємодії Fм.в від відстані між молекулами для найпростіших молекул зображений на рис. 1.2.
Рис. 1.2
• Якщо r = r0 ≈ dм (dм — діаметр молекули), молекули перебувають у рівновазі.
• Якщо r < r0, переважають сили відштовхування.
• Якщо 10r0 > r > r0, переважають сили притягання.
• Якщо r ≈ 10r0, сили притягання мізерно малі, тому ними можна знехтувати. Отже, відстань дії молекулярних сил близько ~ 10-9 м.
