Bilang isang patakaran, nakikilala natin ang mundo sa pamamagitan ng tinatawag na mga macroscopic na katawan (Greek "macro" - malaki). Ito ang lahat ng mga katawan na nakapaligid sa atin: bahay, sasakyan, tubig sa baso, tubig sa karagatan, atbp. Interesado kami sa kung ano ang nangyayari sa mga katawan na ito at sa paligid nila. Ngayon ay magiging interesado din tayo sa kung ano ang nangyayari sa loob ng mga katawan. Ang seksyon ng pisika na tinatawag na MKT ay tutulong sa amin na sagutin ang tanong na ito.
MKT - teoryang molecular-kinetic. Ipinapaliwanag nito ang mga pisikal na phenomena at mga katangian ng mga katawan sa mga tuntunin ng kanilang panloob na mikroskopikong istraktura. Ang teoryang ito ay batay sa tatlong pahayag:

Ang lahat ng mga katawan ay binubuo ng maliliit na particle, kung saan may mga puwang.
Ang mga particle ng mga katawan ay patuloy at random na gumagalaw.
Ang mga particle ng mga katawan ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa: sila ay umaakit at nagtataboy.

Ang mga pahayag na ito ay tinatawag na mga pangunahing probisyon ng ILC. Lahat ng mga ito ay nakumpirma ng maraming mga eksperimento.

Sa macroscopic na diskarte, interesado kami sa mga katawan mismo: ang kanilang mga sukat, dami, masa, enerhiya, at iba pa. Tingnan ang larawan sa kaliwa. Halimbawa, ang macroscopically na pag-aaral ng mga splashes ng tubig, susukatin namin ang kanilang laki, dami, masa.

Sa mikroskopiko na diskarte, interesado rin kami sa mga sukat, dami, masa at enerhiya. Gayunpaman, hindi ang mga katawan mismo, ngunit ang mga particle kung saan sila ay binubuo: mga molekula, mga ion at mga atomo. Ito mismo ang sinasagisag ng tuktok na larawan. Ngunit hindi dapat isipin na ang mga molekula, ion at atomo ay makikita sa pamamagitan ng magnifying glass. Ang drawing na ito ay isang artistic hyperbole lamang. Ang mga particle na ito ay makikita lamang sa tulong ng mga espesyal, tinatawag na electron microscope.

Ang MKT ay hindi palaging isang siyentipikong teorya. Nagmula bago ang ating panahon, ang teoryang molekular (o, gaya ng tawag noon, atomic) na teorya ay nanatiling isang maginhawang hypothesis lamang sa loob ng higit sa dalawang libong taon! At lamang sa XX siglo ito ay nagiging isang ganap na pisikal na teorya. Narito kung paano sinabi ng sikat na pisiko na si E. Rutherford tungkol dito:

"Walang isang pisiko o chemist ang maaaring ipikit ang kanyang mga mata sa napakalaking papel na ginagampanan ng atomic hypothesis sa agham. ... Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang mga ideya nito ay tumagos sa isang napakalaking lugar ng pisika at kimika. Ang ideya ng mga atomo ay naging mas konkreto. ... Ang pagiging simple at pagiging kapaki-pakinabang ng atomic na mga pananaw sa pagpapaliwanag ng mga pinaka-magkakaibang phenomena ng pisika at kimika ay natural na nagpapataas ng awtoridad ng teoryang ito sa mga mata ng mga siyentipiko. Nagkaroon ng posibilidad na isaalang-alang ang atomic hypothesis ay hindi na bilang isang kapaki-pakinabang na working hypothesis, kung saan napakahirap humanap ng direkta at nakakumbinsi na ebidensya, ngunit bilang isa sa matatag na itinatag na mga katotohanan ng kalikasan.

Ngunit wala ring kakulangan ng mga siyentipiko at pilosopo na itinuro ang kawalang-saligan ng teoryang ito, kung saan, gayunpaman, napakaraming itinayo. Maaari tayong sumang-ayon sa pagiging kapaki-pakinabang ng ideya ng mga molekula para sa pagpapaliwanag ng mga eksperimentong ito, ngunit anong tiwala ang mayroon tayo na ang mga atomo ay talagang umiiral, at hindi lamang isang kathang-isip, ang bunga ng ating imahinasyon? Dapat sabihin, gayunpaman, na ang kakulangan ng direktang katibayan na ito ay hindi sa anumang paraan nayanig ang pananampalataya ng karamihan ng mga tao ng agham sa butil-butil na istruktura ng bagay.

Ang pagtanggi sa teorya ng atomic ay hindi kailanman nag-ambag at hindi kailanman makakatulong sa pagtuklas ng mga bagong katotohanan. Ang malaking bentahe ng atomic theory ay binibigyan tayo nito, wika nga, ng isang tiyak na konkretong ideya ng bagay, na hindi lamang nagsisilbi sa atin upang ipaliwanag ang maraming phenomena, ngunit nagbibigay din sa atin ng napakalaking serbisyo bilang isang gumaganang hypothesis.

Mayroong dalawang mga pamamaraan para sa pag-aaral ng mga katangian ng isang sangkap: molecular-kinetic at thermodynamic.

Ang molecular-kinetic theory ay binibigyang-kahulugan ang mga katangian ng mga katawan na direktang sinusunod sa eksperimento (presyon, temperatura, atbp.) bilang kabuuang resulta ng pagkilos ng mga molekula. Kasabay nito, ginagamit niya istatistikal na paraan, na hindi interesado sa paggalaw ng mga indibidwal na molekula, ngunit sa mga average na halaga lamang na nagpapakilala sa paggalaw ng isang malaking koleksyon ng mga particle. Samakatuwid ang iba pang pangalan nito - statistical physics.

Pinag-aaralan ng Thermodynamics ang mga macroscopic na katangian ng mga katawan nang hindi interesado sa kanilang mikroskopikong larawan. Ang Thermodynamics ay batay sa ilang mga pangunahing batas (tinatawag na mga prinsipyo ng thermodynamics), na itinatag batay sa isang paglalahat ng isang malaking hanay ng mga eksperimentong katotohanan. Ang thermodynamics at molecular-kinetic theory ay nagpupuno sa isa't isa, na bumubuo ng isang solong kabuuan.

DEPINISYON

Atom - ang pinakamaliit na particle ng isang ibinigay na elemento ng kemikal. Ang lahat ng mga atomo na umiiral sa kalikasan ay kinakatawan sa periodic system ng mga elemento ni Mendeleev.

Ang mga atom ay pinagsama sa isang molekula sa pamamagitan ng mga bono ng kemikal batay sa electrical interaction. Ang bilang ng mga atomo sa isang molekula ay maaaring magkaiba. Ang isang molekula ay maaaring binubuo ng isa, dalawa, tatlo, o kahit ilang daang mga atomo.

DEPINISYON

Molecule- ang pinakamaliit na particle ng isang partikular na substance na may mga katangiang kemikal nito.

Teoryang Molecular Kinetic- ang doktrina ng istraktura at mga katangian ng bagay batay sa konsepto ng pagkakaroon ng mga atomo at molekula.

Ang nagtatag ng molecular kinetic theory ay si M.V. Lomonosov (1711-1765), na nagbalangkas ng mga pangunahing probisyon nito at inilapat ang mga ito upang ipaliwanag ang iba't ibang mga thermal phenomena.

Pangunahing Probisyon ng Molecular Kinetic Theory

Ang mga pangunahing probisyon ng ICT:

1. lahat ng mga katawan sa kalikasan ay binubuo ng pinakamaliit na mga particle (mga atom at molekula);
2. ang mga particle ay nasa tuluy-tuloy na magulong paggalaw, na tinatawag na thermal;
3. nakikipag-ugnayan ang mga particle sa isa't isa: kumikilos ang mga puwersa ng pang-akit at pagtanggi sa pagitan ng mga particle, na nakasalalay sa distansya sa pagitan ng mga particle.

Ang molecular kinetic theory ay kinumpirma ng maraming phenomena.

Ang paghahalo ng iba't ibang mga likido, ang pagkatunaw ng mga solido sa mga likido, ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng paghahalo ng mga molekula ng iba't ibang uri. Sa kasong ito, ang dami ng pinaghalong maaaring mag-iba mula sa kabuuang dami ng mga sangkap na bumubuo nito. tungkol saan ang sinasabi nito iba't ibang laki mga molekular na compound.

DEPINISYON

Pagsasabog- ang kababalaghan ng pagtagos ng dalawa o higit pang magkadugtong na mga sangkap sa bawat isa.

Ang pagsasabog ay nagpapatuloy nang pinakamatindi sa mga gas. Ang pagkalat ng mga amoy ay dahil sa diffusion. Ang pagsasabog ay nagpapahiwatig na ang mga molekula ay nasa patuloy na magulong paggalaw. Gayundin, ang hindi pangkaraniwang bagay ng pagsasabog ay nagpapahiwatig na may mga puwang sa pagitan ng mga molekula, i.e. ang bagay ay discrete.

DEPINISYON

Brownian motion- thermal motion ng pinakamaliit na microscopic particle na nasuspinde sa isang likido o gas.

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay unang naobserbahan ng Ingles na botanist na si R. Brown noong 1827. Habang pinagmamasdan ang pollen ng bulaklak na nasuspinde sa tubig sa pamamagitan ng isang mikroskopyo, nakita niya na ang bawat butil ng pollen ay gumagawa ng mabilis na random na paggalaw, na gumagalaw sa isang tiyak na distansya. Bilang resulta ng mga indibidwal na paggalaw, ang bawat pollen particle ay gumagalaw kasama ang isang zigzag trajectory (Larawan 1a).

Fig.1. Brownian motion: a) mga trajectory ng paggalaw ng mga indibidwal na particle na nasuspinde sa isang likido; b) paglipat ng momentum ng mga likidong molekula sa isang nasuspinde na butil.

Karagdagang pananaliksik brownian motion sa iba't ibang likido at may iba't ibang solidong particle ay nagpakita na ang paggalaw na ito ay nagiging mas matindi, mas maliit ang laki ng butil at mas mataas ang temperatura ng eksperimento. Ang paggalaw na ito ay hindi tumitigil at hindi umaasa sa anumang panlabas na dahilan.

Hindi maipaliwanag ni R. Brown ang naobserbahang phenomenon. Ang teorya ng Brownian motion ay itinayo ni A. Einstein noong 1905 at nakatanggap ng eksperimentong kumpirmasyon sa mga eksperimento ng French physicist na si J. Perrin (1900-1911).

Ang mga molekula ng likido na nasa patuloy na magulong paggalaw, kapag bumabangga sa isang nasuspinde na butil, naglilipat ng ilang salpok dito (Larawan 1, b). Sa kaso ng isang malaking particle, ang bilang ng mga molecule na naganap dito mula sa lahat ng panig ay malaki, ang kanilang mga epekto ay nabayaran sa bawat sandali ng oras, at ang particle ay nananatiling halos hindi gumagalaw. Kung ang laki ng butil ay napakaliit, kung gayon ang mga epekto ng mga molekula ay hindi nabayaran - sa isang banda, ang isang mas malaking bilang ng mga molekula ay maaaring tumama dito kaysa sa kabilang banda, bilang isang resulta kung saan ang butil ay magsisimulang gumalaw. Ito ay tiyak na isang paggalaw sa ilalim ng impluwensya ng mga random na epekto ng mga molekula na ginagawa ng mga particle ng Brownian. Bagaman ang mga particle ng Brownian ay bilyun-bilyong beses na mas malaki kaysa sa masa ng mga indibidwal na molekula at gumagalaw sa napakababang bilis (kumpara sa mga bilis ng mga molekula), ang kanilang paggalaw ay maaari pa ring maobserbahan sa ilalim ng mikroskopyo.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

HALIMBAWA 2

TEORYANG MOLECULAR-KINETIC
isang sangay ng molecular physics na isinasaalang-alang ang maraming mga katangian ng mga sangkap batay sa mga ideya ng mabilis na magulong paggalaw ng isang malaking bilang ng mga atomo at molekula na bumubuo sa mga sangkap na ito. Ang molecular kinetic theory ay hindi nakatuon sa mga pagkakaiba sa pagitan ng mga indibidwal na uri ng mga atomo at molekula, ngunit sa mga karaniwang tampok na umiiral sa kanilang pag-uugali. Maging ang mga sinaunang pilosopong Griyego, na unang nagpahayag ng mga ideyang atomistiko, ay naniniwala na ang mga atomo ay patuloy na gumagalaw. Sinubukan ni D. Bernoulli na magbigay ng quantitative analysis ng kilusang ito noong 1738. Isang pundamental na kontribusyon sa pagbuo ng molecular kinetic theory ay ginawa sa panahon mula 1850 hanggang 1900 ni R. Clausius sa Germany, L. Boltzmann sa Austria at J. Maxwell sa England. Ang parehong mga physicist na ito ang naglatag ng mga pundasyon ng statistical mechanics, isang mas abstract na disiplina na nag-aaral ng parehong paksa bilang molecular kinetic theory, ngunit walang pagbuo ng detalyado, at samakatuwid ay hindi gaanong pangkalahatang mga modelo. Ang pagpapalalim ng statistical approach sa simula ng ika-20 siglo. pangunahing nauugnay sa pangalan ng American physicist na si J. Gibbs, na itinuturing na isa sa mga tagapagtatag ng statistical mechanics. Ang mga rebolusyonaryong ideya ay ipinakilala rin sa agham na ito nina M. Planck at A. Einstein. Noong kalagitnaan ng 1920s, ang klasikal na mekanika sa wakas ay nagbigay daan sa bago, quantum mechanics. Nagbigay ito ng lakas sa pag-unlad ng statistical mechanics, na nagpapatuloy hanggang ngayon.
MOLECULAR-KINETIC THEORY NG HEAT
Ito ay kilala na ang pinainit na katawan, paglamig, ay nagbibigay ng bahagi ng kanilang init sa mas malamig na katawan. Hanggang sa ika-19 na siglo pinaniniwalaan na ang init ay isang uri ng likido (caloric) na dumadaloy mula sa isang katawan patungo sa isa pa. Isa sa mga pangunahing tagumpay ng pisika ng ika-19 na siglo Naging ang init ay nagsimulang ituring na simple bilang isa sa mga anyo ng enerhiya, ibig sabihin, ang kinetic energy ng mga atomo at molekula. Nalalapat ang ideyang ito sa lahat ng sangkap - solid, likido at gas. Ang mga particle ng isang pinainit na katawan ay gumagalaw nang mas mabilis kaysa sa isang malamig. Halimbawa, ang mga sinag ng araw, sa pamamagitan ng pag-init ng ating balat, ay nagiging sanhi ng mas mabilis na pag-oscillate ng mga molekula nito, at nararamdaman natin ang mga panginginig ng boses na ito bilang init. Sa malamig na hangin, ang mga molekula ng hangin, na bumabangga sa mga molekula sa ibabaw ng ating katawan, ay kumukuha ng enerhiya mula sa kanila, at nakakaramdam tayo ng lamig. Sa lahat ng mga kaso kapag ang init ay inilipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa, ang paggalaw ng mga particle sa una sa kanila ay bumagal, sa pangalawa ito ay nagpapabilis, at ang enerhiya ng mga particle ng pangalawang katawan ay tumataas nang eksakto gaya ng enerhiya ng ang mga particle ng una ay bumababa. Maraming mga thermal phenomena na pamilyar sa atin ay maaaring direktang ipaliwanag gamit ang molecular kinetic theory. Dahil ang init ay nabuo sa pamamagitan ng random na paggalaw ng mga molekula, posible na mapataas ang temperatura ng katawan (pataasin ang reserba ng init sa loob nito) hindi dahil sa supply ng init, ngunit, halimbawa, gamit ang friction: ang mga molekula ng mga gasgas na ibabaw, nagbabanggaan sa bawat isa. iba pa, magsimulang gumalaw nang mas masinsinan, at tumataas ang temperatura ng mga ibabaw . Para sa parehong dahilan, ang isang piraso ng bakal ay umiinit kapag ito ay hinampas ng martilyo. Ang isa pang thermal phenomenon ay ang pagtaas ng presyon ng mga gas kapag pinainit. Sa pagtaas ng temperatura, ang bilis ng paggalaw ng mga molekula ay tumataas, mas madalas at mas malakas silang tumama sa mga dingding ng sisidlan kung saan matatagpuan ang gas, na nagpapakita ng sarili sa pagtaas ng presyon. Ang unti-unting pagsingaw ng mga likido ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang kanilang mga molekula ay sunod-sunod na pumasa sa hangin, habang ang pinakamabilis sa kanila ay unang nawawala, at ang mga natitira ay may, sa karaniwan, mas kaunting enerhiya. Iyon ang dahilan kung bakit kapag ang mga likido ay sumingaw mula sa isang basang ibabaw, ito ay lumalamig. Ang mathematical apparatus na binuo sa molecular kinetic theory ay ginagawang posible na pag-aralan ang mga ito at ang maraming iba pang mga epekto batay sa mga equation ng paggalaw ng mga molekula at pangkalahatang probisyon teorya ng posibilidad. Ipagpalagay natin na itinaas natin ang isang bola ng goma sa isang tiyak na taas at pagkatapos ay inilabas ito mula sa ating mga kamay. Ang bola ay tatama sa sahig at pagkatapos ay tatalbog ng maraming beses, sa bawat pagkakataon sa mas mababang taas kaysa dati, dahil sa pagtama, ang ilan sa kinetic energy nito ay na-convert sa init. Ang ganitong epekto ay tinatawag na bahagyang nababanat. Ang isang piraso ng tingga ay hindi tumalbog sa sahig - sa unang suntok, ang lahat ng kinetic energy nito ay na-convert sa init, at ang temperatura ng piraso ng tingga at ang sahig ay bahagyang tumaas. Ang ganitong epekto ay tinatawag na ganap na hindi nababanat. Ang epekto kung saan ang lahat ng kinetic energy ng katawan ay natipid nang hindi na-convert sa init ay tinatawag na perpektong nababanat. Sa mga gas, kapag ang mga atomo at molekula ay nagbanggaan sa isa't isa, ang kanilang mga bilis lamang ang ipinagpapalit (hindi namin isinasaalang-alang dito ang kaso kapag, bilang isang resulta ng mga banggaan, ang mga particle ng gas ay nakikipag-ugnayan - pumasok sa mga reaksiyong kemikal); ang kabuuang kinetic energy ng buong hanay ng mga atomo at molekula ay hindi maaaring ma-convert sa init, dahil ito na. Ang patuloy na paggalaw ng mga atomo at molekula ng bagay ay tinatawag na thermal motion. Sa mga likido at solido, ang larawan ay mas kumplikado: bilang karagdagan sa kinetic energy, kinakailangang isaalang-alang ang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng butil.
Thermal na paggalaw sa hangin. Kung ang hangin ay pinalamig sa napakababang temperatura, ito ay magiging likido, habang ang dami ng likidong nabuo ay napakaliit. Halimbawa, kapag natunaw ang 1200 cm3 ng hangin sa atmospera, nakuha ang 2 cm3 ng likidong hangin. Ang pangunahing palagay ng atomic theory ay halos hindi nagbabago ang laki ng mga atomo at molekula kapag nagbabago ang pinagsama-samang estado ng bagay. Dahil dito, sa hangin sa atmospera, ang mga molekula ay dapat na nasa mga distansya mula sa bawat isa na mas malaki kaysa sa isang likido. Sa katunayan, mula sa 1200 cm3 ng hangin sa atmospera, higit sa 1198 cm3 ay inookupahan ng walang laman na espasyo. Ang mga molekula ng hangin ay random na gumagalaw sa puwang na ito sa napakataas na bilis, na patuloy na nagbabanggaan sa isa't isa tulad ng mga bola ng bilyar.
Ang presyon ng isang gas o singaw. Isaalang-alang natin ang isang hugis-parihaba na sisidlan, ang dami ng yunit na naglalaman ng n mga molekula ng gas na mass m bawat isa. Magiging interesado lamang tayo sa mga molekulang iyon na tumama sa isa sa mga dingding ng sisidlan. Piliin natin ang x axis upang ito ay patayo sa pader na ito at isaalang-alang ang isang molekula na ang velocity component v kasama ang napiling axis ay katumbas ng vx. Kapag ang isang molekula ay tumama sa pader ng sisidlan, ang momentum nito sa direksyon ng x axis ay magbabago ng -2mvx. Alinsunod sa ikatlong batas ni Newton, ang momentum na inilipat sa dingding ay magiging pareho. Maaari itong ipakita na kung ang lahat ng mga molekula ay gumagalaw sa parehong bilis, kung gayon (1/2) ang mga molekula ng nvx ay bumangga sa isang unit wall area na 1 c. Upang makita ito, isaalang-alang natin ang isang layer ng hangganan ng gas malapit sa isa sa mga dingding na puno ng mga molekula na may parehong mga halaga ng v at vx (Larawan 1). Ipagpalagay natin na ang kapal ng layer na ito ay napakaliit na ang karamihan sa mga molekula ay dumadaan dito nang walang banggaan. Aabot ang Molecule A sa pader sa oras na t = l /vx; sa oras na ito, eksaktong kalahati ng mga molekula mula sa boundary layer ang tatama sa dingding (ang kabilang kalahati ay lumalayo sa dingding). Ang kanilang numero ay tinutukoy ng densidad ng gas at ang dami ng boundary layer na may lugar A at kapal l: N = (1/2) nAl. Pagkatapos ang bilang ng mga molekula na tumama sa isang lugar sa 1 s ay magiging N/At = (1/2) nvx, at ang kabuuang momentum na inilipat sa lugar na ito sa loob ng 1 s ay magiging (1/2) nvx ×2mvx = nmvx2. Sa katunayan, ang bahagi ng vx ay hindi pareho para sa iba't ibang mga molekula, kaya ang halaga ng vx2 ay dapat mapalitan ng average na halaga nito

at">

. Kung random na gumagalaw ang mga molekula, kung gayon ang average ng lahat ng vx ay katumbas ng average ng vy at vz, upang

at

kung saan ang average na halaga ng v2 para sa lahat ng mga molekula. Ang mga epekto ng mga molekula laban sa dingding ay sumusunod sa isa't isa nang napakabilis na ang pagkakasunud-sunod ng mga ipinadalang impulses ay itinuturing bilang isang pare-parehong presyon ng P. Ang halaga ng P ay matatagpuan kung naaalala natin na ang presyon ay isang puwersa na kumikilos sa bawat yunit ng lugar, at puwersa, sa turn, ay isang bilis ng pagbabago ng momentum. Samakatuwid, ang P ay katumbas ng rate ng pagbabago ng momentum bawat unit area, i.e.

Makakakuha tayo ng parehong kaugnayan kung, sa halip na ang random na paggalaw ng mga molekula sa lahat ng direksyon, isasaalang-alang natin ang paggalaw ng ika-anim ng kanilang bilang na patayo sa bawat isa sa anim na mukha ng isang hugis-parihaba na sisidlan, sa pag-aakalang ang bawat molekula ay may kinetic energy
Batas ni Boyle - Mariotte. Sa formula (1), ang n ​​ay nagpapahiwatig hindi ang kabuuang bilang ng mga molekula, ngunit ang bilang ng mga molekula sa bawat dami ng yunit. Kung ang parehong bilang ng mga molekula ay inilalagay sa kalahati ng dami (nang hindi binabago ang temperatura), kung gayon ang halaga ng n ay doble, at ang presyon ay doble, kung ang v2 ay hindi nakasalalay sa density. Sa madaling salita, sa isang pare-parehong temperatura, ang presyon ng isang gas ay inversely proporsyonal sa dami nito. Ang English physicist na si R. Boyle at ang French physicist na si E. Mariotte ay eksperimento na itinatag na kapag mababang presyon ang pahayag na ito ay totoo para sa anumang gas. Kaya, ang batas ng Boyle-Mariotte ay maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng paggawa ng makatwirang pagpapalagay na, sa mababang presyon, ang bilis ng mga molekula ay hindi nakasalalay sa n.
Batas ni Dalton. Kung mayroong isang halo ng mga gas sa sisidlan, i.e. may ilan iba't ibang uri mga molekula, kung gayon ang momentum na ibinibigay sa dingding ng mga molekula ng bawat uri ay hindi nakasalalay sa kung ang mga molekula ng iba pang mga uri ay naroroon. Kaya, ayon sa molecular kinetic theory, ang presyon ng pinaghalong dalawa o higit pang mga ideal na gas ay katumbas ng kabuuan ng mga pressure na lilikha ng bawat isa sa mga gas kung sasakupin nito ang buong volume. Ito ang batas ng Dalton, na napapailalim sa mga paghahalo ng gas sa mababang presyon.
Mga bilis ng molekular. Ginagawang posible ng formula (1) na tantyahin ang average na bilis ng mga molekula ng gas. Kaya, ang presyon ng atmospera sa antas ng dagat ay humigit-kumulang 106 dynes/cm2 (0.1 MPa), at ang masa ng 1 cm3 ng hangin ay 0.0013 g. Ang pagpapalit ng mga halagang ito sa formula (1), nakakakuha tayo ng napakalaking halaga para sa bilis ng mga molekula:

Sa matataas na lugar, kung saan ang atmospera ay napakabihirang, ang mga molekula ng hangin ay maaaring maglakbay ng malalayong distansya bawat segundo nang hindi nagbabanggaan sa isa't isa. Sa ibabaw ng Earth, ibang larawan ang naobserbahan: sa loob ng 1 s, ang bawat molekula ay nagbabanggaan sa iba pang mga molekula sa average approx. 800 milyong beses. Inilalarawan nito ang isang napakasira na tilapon, at sa kawalan ng mga agos ng hangin, pagkatapos ng isang segundo, na may mataas na posibilidad, ito ay magiging 1-2 cm lamang ang layo mula sa kung saan ito ay sa simula ng segundong ito.
Batas ni Avogadro. Gaya ng nasabi na natin, ang hangin sa temperatura ng silid ay may density na humigit-kumulang 0.0013 g/cm3 at lumilikha ng presyon na 106 dynes/cm2. Ang hydrogen gas, na may density na 0.00008 g/cm3 lamang sa temperatura ng silid, ay gumagawa din ng presyon na 106 dynes/cm2. Ayon sa formula (1), ang presyon ng gas ay proporsyonal sa bilang ng mga molekula bawat dami ng yunit at ang kanilang average na kinetic energy. Noong 1811, ang Italyano physicist na si A. Avogadro ay naglagay ng isang hypothesis ayon sa kung saan ang pantay na dami ng iba't ibang mga gas sa parehong temperatura at presyon ay naglalaman ang parehong numero mga molekula. Kung tama ang hypothesis na ito, pagkatapos ay mula sa kaugnayan (1) makuha natin na para sa iba't ibang mga gas sa ilalim ng mga kondisyon sa itaas, ang halaga (1/2) mv2 ay pareho, i.e. ang average na kinetic energy ng mga molecule ay pareho. Ang konklusyong ito ay sumasang-ayon sa molecular kinetic theory
(tingnan din ang HEAT).
Ang masa ng 1 cm3 ng hydrogen ay maliit hindi dahil may mas kaunting mga molekula sa isang tiyak na volume, ngunit dahil ang masa ng bawat molekula ng hydrogen ay ilang beses na mas mababa kaysa sa masa ng isang molekula ng nitrogen o oxygen - ang mga gas na bumubuo sa hangin . Ito ay itinatag na ang bilang ng mga molekula ng anumang gas sa 1 cm3 sa 0 ° C at normal na presyon ng atmospera ay 2.687 * 10 19.
Average na libreng landas. Ang isang mahalagang dami sa molecular kinetic theory ng mga gas ay ang average na distansya na nilakbay ng isang molekula sa pagitan ng dalawang banggaan. Ang halagang ito ay tinatawag na mean free path at tinutukoy ng L. Maaari itong kalkulahin bilang mga sumusunod. Isipin na ang mga molekula ay mga spheres ng radius r; pagkatapos ang kanilang mga sentro sa panahon ng banggaan ay nasa layo na 2r mula sa bawat isa. Sa paggalaw nito, ang molekula ay "tinamaan" ang lahat ng mga molekula sa loob ng cross section na lugar p (2r)2 at, gumagalaw sa layo na L, ito ay "tinamaan" ang lahat ng mga molekula sa volume na 4pr2L, upang ang average na bilang ng mga molekula ay ay makakabangga sa magiging 4pr2Ln . Upang mahanap ang L, kailangan mong kunin ang numerong ito na katumbas ng 1, kung saan

Mula sa kaugnayang ito, maaaring direktang mahanap ng isa ang radius ng molekula kung ang halaga L ay kilala (ito ay matatagpuan mula sa mga sukat ng lagkit ng gas; tingnan sa ibaba). Ang halaga ng r ay lumalabas na nasa pagkakasunud-sunod ng 10-8 cm, na naaayon sa mga resulta ng iba pang mga sukat, at ang L para sa mga tipikal na gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay mula 100 hanggang 200 molekular diameters. Ipinapakita ng talahanayan ang mga halaga ng L para sa hangin sa atmospera sa iba't ibang taas sa ibabaw ng dagat.
BILIS DISTRIBUTION NG MOLECULES
Sa kalagitnaan ng ika-19 na siglo nagkaroon hindi lamang ng pagbuo ng molecular-kinetic theory, kundi pati na rin ang pagbuo ng thermodynamics. Ang ilang mga konsepto ng thermodynamics ay naging kapaki-pakinabang din para sa molecular-kinetic theory - ito ay, una sa lahat, absolute temperature at entropy.
Thermal na balanse. Sa thermodynamics, ang mga katangian ng mga sangkap ay isinasaalang-alang pangunahin sa batayan ng ideya na ang anumang sistema ay may posibilidad na isang estado na may pinakamataas na entropy at, na naabot ang ganoong estado, ay hindi maaaring kusang umalis dito. Ang nasabing representasyon ay pare-pareho sa molecular-kinetic na paglalarawan ng pag-uugali ng isang gas. Ang hanay ng mga molekula ng gas ay may tiyak na kabuuang enerhiya, na maaaring ipamahagi sa mga indibidwal na molekula sa isang malaking bilang ng mga paraan. Anuman ang paunang pamamahagi ng enerhiya, kung ang gas ay naiwan sa sarili nito, ang enerhiya ay mabilis na maipapamahagi muli at ang gas ay darating sa isang estado ng thermal equilibrium, i.e. sa estado na may pinakamataas na entropy. Subukan nating bumalangkas ng pahayag na ito nang mas mahigpit. Hayaang ang N (E) dE ay ang bilang ng mga molekula ng gas na may kinetic energy sa hanay mula E hanggang E + dE. Anuman ang paunang pamamahagi ng enerhiya, ang gas, na natitira sa sarili nito, ay darating sa isang estado ng thermal equilibrium na may katangiang function N (E) na tumutugma sa matatag na temperatura. Sa halip na mga enerhiya, maaaring isaalang-alang ng isa ang mga bilis ng mga molekula. Hayaan ang f (v) dv na tukuyin ang bilang ng mga molekula na may mga bilis mula v hanggang v + dv. Sa isang gas, palaging may tiyak na bilang ng mga molekula na may mga bilis sa hanay mula v hanggang v + dv. Makalipas ang ilang sandali, wala sa mga molekulang ito ang magkakaroon ng bilis na nasa tinukoy na agwat, dahil lahat sila ay sasailalim sa isa o higit pang banggaan. Ngunit sa kabilang banda, ang ibang mga molekula na may mga tulin na dating makabuluhang naiiba sa v, bilang resulta ng mga banggaan, ay makakakuha ng mga tulin mula sa v hanggang v + dv. Kung ang gas ay nasa isang nakatigil na estado, kung gayon ang bilang ng mga molekula na nakakuha ng bilis na v, pagkatapos ng sapat na mahabang panahon, ay magiging katumbas ng bilang ng mga molekula na ang bilis ay titigil na maging katumbas ng v. Sa kasong ito lamang ang function n (v) ay maaaring manatiling pare-pareho. Ang bilang na ito, siyempre, ay nakasalalay sa bilis ng pamamahagi ng mga molekula ng gas. Ang anyo ng pamamahagi na ito sa isang gas sa pahinga ay itinatag ni Maxwell: kung mayroong N molekula sa kabuuan, kung gayon ang bilang ng mga molekula na may mga bilis sa pagitan mula v hanggang v + dv ay katumbas ng

kung saan ang parameter b ay nakasalalay sa temperatura (tingnan sa ibaba).
mga batas sa gas. Ang mga pagtatantya sa itaas para sa average na bilis ng mga molekula ng hangin sa antas ng dagat ay tumutugma sa ordinaryong temperatura. Ayon sa molecular kinetic theory, ang kinetic energy ng lahat ng gas molecules ay ang init na taglay nito. Sa isang mas mataas na temperatura, ang mga molekula ay gumagalaw nang mas mabilis at ang gas ay naglalaman ng mas maraming init. Tulad ng sumusunod mula sa formula (1), kung ang dami ng isang gas ay pare-pareho, kung gayon ang presyon nito ay tataas sa pagtaas ng temperatura. Ganito ang pagkilos ng lahat ng gas (Charles law). Kung ang gas ay pinainit sa pare-pareho ang presyon, ito ay lalawak. Ito ay itinatag na sa mababang presyon para sa anumang gas ng volume V na naglalaman ng N molekula, ang produkto ng presyon at dami ay proporsyonal sa ganap na temperatura:

kung saan ang T ay ang ganap na temperatura, ang k ay isang pare-pareho. Ito ay sumusunod sa batas ni Avogadro na ang halaga ng k ay pareho para sa lahat ng mga gas. Ito ay tinatawag na Boltzmann constant at katumbas ng 1.38 * 10 -14 erg / K. Ang paghahambing ng mga expression (1) at (3), madaling makita na ang kabuuang enerhiya abanteng paggalaw N molekula, katumbas ng (1/2) Nmv2, ay proporsyonal sa ganap na temperatura at katumbas ng

Sa kabilang banda, ang pagsasama ng expression (2), nakuha namin na ang kabuuang enerhiya ng translational motion ng N molecules ay 3Nm /4b 2. Samakatuwid

Sa pamamagitan ng pagpapalit ng expression (5) sa formula (2), mahahanap ng isa ang distribusyon ng mga molekula sa mga bilis sa anumang temperatura T. Ang mga molekula ng maraming karaniwang gas, tulad ng nitrogen at oxygen (ang pangunahing bahagi ng hangin sa atmospera), ay binubuo ng dalawang atoms, at ang kanilang molekula ay kahawig ng isang dumbbell sa hugis . Ang bawat naturang molekula ay hindi lamang umuusad nang may napakabilis na bilis, ngunit umiikot din nang napakabilis. Bilang karagdagan sa translational energy, ang N molecules ay may rotational energy NkT, kaya ang kabuuang energy ng N molecules ay (5/2) NkT.
Pang-eksperimentong pag-verify ng pamamahagi ng Maxwell. Noong 1929 naging posible na direktang mahanap ang pamamahagi ng bilis ng mga molekula ng gas. Kung ang isang maliit na butas ay ginawa sa dingding ng isang sisidlan na naglalaman ng isang gas o singaw sa isang tiyak na temperatura, o isang makitid na hiwa ay pinutol, kung gayon ang mga molekula ay lilipad sa kanila, bawat isa sa sarili nitong bilis. Kung ang butas ay humahantong sa isa pang sisidlan, kung saan ang hangin ay ibinubo, kung gayon ang karamihan sa mga molekula ay magkakaroon ng oras upang lumipad sa layo na ilang sentimetro bago ang unang banggaan. Sa setup na ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 2, mayroong isang sisidlan V na naglalaman ng isang gas o singaw, ang mga molecule na kung saan ay tumakas sa pamamagitan ng slot S1; S2 at S3 - mga puwang sa mga transverse plate; Ang W1 at W2 ay dalawang disk na naka-mount sa isang karaniwang baras R. Maraming mga radial slot ang pinutol sa bawat disk. Ang slit S3 ay matatagpuan sa paraang, kung walang mga disk, ang mga molecule na lumilipad palabas ng slit S1 at dumadaan sa slit S2 ay lilipad sa slit S3 at tatama sa detector D. Kung ang isa sa mga slits ng ang disk W1 ay nasa tapat ng slit S2, pagkatapos ay ang mga molekula sa pamamagitan ng mga puwang ng S1 at S2, dadaan din sila sa puwang ng disk W1, ngunit maaantala sila ng disk W2, na naka-mount sa baras R upang ang mga puwang nito ay magawa. hindi nag-tutugma sa mga puwang ng disk W1. Kung ang mga disk ay nakatigil o mabagal na umiikot, kung gayon ang mga molekula mula sa sisidlan V ay hindi pumapasok sa detektor D. Kung ang mga disk ay mabilis na umiikot sa isang pare-parehong bilis, kung gayon ang ilan sa mga molekula ay dumaan sa parehong mga disk. Hindi mahirap maunawaan kung aling mga molekula ang makakalampas sa parehong mga hadlang - yaong malalampasan ang distansya mula W1 hanggang W2 sa oras na kinakailangan upang ilipat ang puwang ng disk W2 sa nais na anggulo. Halimbawa, kung ang lahat ng mga puwang ng disk W2 ay pinaikot ng 2° na may kaugnayan sa mga puwang ng disk W1, kung gayon ang mga molekula na lumilipad mula W1 hanggang W2 sa panahon ng pag-ikot ng disk W2 ng 2° ay papasok sa detektor. Sa pamamagitan ng pagbabago ng dalas ng pag-ikot ng baras na may mga disk, posibleng sukatin ang mga bilis ng mga molekula na ibinubuga mula sa sisidlan V at i-plot ang kanilang pamamahagi. Ang pamamahagi na nakuha sa gayon ay sumasang-ayon sa Maxwell's.

Brownian motion. Noong ika-19 na siglo ang paraan ng pagsukat ng molecular velocities na inilarawan sa itaas ay hindi pa alam, ngunit ang isang phenomenon ay naging posible upang obserbahan ang walang humpay na thermal motion ng mga molekula sa isang likido. Ang Scottish botanist na si R. Brown (sa nakaraang transkripsyon - Brown) noong 1827, na nagmamasid sa ilalim ng mikroskopyo ng mga particle ng pollen na nasuspinde sa tubig, natagpuan na hindi sila tumitigil, ngunit gumagalaw sa lahat ng oras, na parang may nagtutulak sa kanila sa isa , pagkatapos ay sa kabilang panig. Nang maglaon ay iminungkahi na ang magulong paggalaw ng mga particle ay sanhi ng tuluy-tuloy na thermal motion ng mga molekula ng likido, at ang mga tumpak na pag-aaral ng paggalaw, na tinatawag na Brownian, ay nakumpirma ang kawastuhan ng hypothesis na ito.
(tingnan ang BROWNIAN MOVEMENT).
Kapasidad ng init ng gas o singaw. Ang halaga ng init na kinakailangan upang itaas ang temperatura ng isang tiyak na halaga ng isang sangkap sa pamamagitan ng 1 degree ay tinatawag na kapasidad ng init nito. Ito ay sumusunod mula sa formula (4) na kung ang temperatura ng gas ay tumaas sa isang pare-parehong dami mula T hanggang T + 1, kung gayon ang enerhiya ng translational motion ay tataas ng (3/2) Nk. Ang lahat ng thermal energy ng isang monatomic gas ay ang enerhiya ng translational motion. Samakatuwid, ang kapasidad ng init ng naturang gas sa pare-parehong dami ay Cv = (3/2) Nk, at ang kapasidad ng init bawat molekula ay (3/2) k. Ang kapasidad ng init ng N diatomic molecules, na mayroon ding enerhiya ng rotational motion kT, ay katumbas ng Cv = (5/2) Nk, at isang molekula ang bumubuo ng (5/2) k. Sa parehong mga kaso, ang kapasidad ng init ay hindi nakasalalay sa temperatura, at ang enerhiya ng init ay ibinibigay ng

Saturated steam pressure. Kung magbuhos ka ng kaunting tubig sa isang malaking saradong sisidlan na naglalaman ng hangin ngunit walang singaw ng tubig, ang ilan sa mga ito ay agad na sumingaw at ang mga particle ng singaw ay magsisimulang kumalat sa buong sisidlan. Kung ang dami ng sisidlan ay napakalaki kumpara sa dami ng tubig, pagkatapos ay magpapatuloy ang pagsingaw hanggang sa ang lahat ng tubig ay maging singaw. Kung sapat na tubig ang ibinuhos, hindi lahat ng ito ay sumingaw; ang rate ng pagsingaw ay unti-unting bababa at kalaunan ay titigil ang proseso - ang dami ng sisidlan ay mabubusog ng singaw ng tubig. Mula sa pananaw ng molecular-kinetic theory, ito ay ipinaliwanag bilang mga sumusunod. Paminsan-minsan, ang isa o isa pang molekula ng tubig na matatagpuan sa isang likidong daluyan malapit sa ibabaw ay tumatanggap ng sapat na enerhiya mula sa mga kalapit na molekula upang makatakas sa daluyan ng singaw-hangin. Dito ito ay bumangga sa iba pang katulad na mga molekula at sa mga molekula ng hangin, na naglalarawan ng isang napakasalimuot na zigzag na tilapon. Sa paggalaw nito, tumama rin ito sa mga dingding ng sisidlan at sa ibabaw ng tubig; gayunpaman, maaari itong tumalbog sa tubig o masipsip nito. Habang ang tubig ay sumingaw, ang bilang ng mga molekula ng singaw na nakuha nito mula sa daluyan ng vapor-air ay nananatiling mas mababa kaysa sa bilang ng mga molekula na umaalis sa tubig. Ngunit darating ang isang sandali kapag ang mga dami na ito ay equalized - isang ekwilibriyo ay itinatag, at ang presyon ng singaw ay umabot sa saturation. Sa ganitong estado, ang bilang ng mga molekula sa bawat yunit ng dami ng singaw sa itaas ng likido ay nananatiling pare-pareho (siyempre, kung pare-pareho ang temperatura). Ang parehong larawan ay sinusunod para sa mga solido, ngunit para sa karamihan ng mga katawan ang presyon ng singaw ay nagiging kapansin-pansin lamang sa mataas na temperatura.
MGA VIBRATION NG ATOMS SA SOLID BODY AT LIQUIDS
Sa pagtingin sa ilalim ng isang mikroskopyo sa isang mahusay na napreserbang sinaunang Griyego o Romanong gemma, makikita ng isa na ang mga detalye nito ay nananatiling kasinglinaw ng tila noong ang gemma ay kakapasa lamang mula sa mga kamay ng craftsman na gumawa nito. Malinaw na sa loob ng napakalaking yugto ng panahon, kakaunti lamang ang mga atomo ang "nakatakas" mula sa ibabaw ng bato kung saan ginawa ang hiyas - kung hindi, mawawalan ng linaw ang mga detalye nito sa paglipas ng panahon. Karamihan sa mga atomo ng isang solidong katawan ay maaari lamang magsagawa ng oscillatory motions na may kaugnayan sa ilang nakapirming posisyon, at sa pagtaas ng temperatura, ang average na dalas ng mga vibrations na ito at ang kanilang amplitude ay tumataas lamang. Kapag ang isang sangkap ay nagsimulang matunaw, ang pag-uugali ng mga molekula nito ay nagiging katulad ng pag-uugali ng mga likidong molekula. Kung sa isang solidong katawan ang bawat butil ay nag-oscillates sa isang maliit na dami na sumasakop sa isang nakapirming posisyon sa espasyo, kung gayon sa isang likido ang volume na ito mismo ay gumagalaw nang dahan-dahan at sapalarang, at ang oscillating particle ay gumagalaw kasama nito.
THERMAL CONDUCTIVITY NG GAS
Sa anumang hindi pantay na pag-init ng katawan, ang init ay inililipat mula sa mas maiinit na bahagi nito patungo sa mas malamig na bahagi. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na thermal conductivity. Gamit ang molecular kinetic theory, mahahanap ng isa ang rate kung saan ang isang gas ay nagsasagawa ng init. Isaalang-alang natin ang isang gas na nakapaloob sa isang hugis-parihaba na sisidlan, na ang itaas na ibabaw ay may mas mataas na temperatura kaysa sa ibaba. Ang temperatura ng gas sa sisidlan ay unti-unting bumababa kapag lumilipat mula sa itaas na mga layer hanggang sa mas mababang mga - mayroong isang gradient ng temperatura sa gas. Isaalang-alang natin ang isang manipis na pahalang na layer ng gas AB, na may temperaturang T (Fig. 3), at isang katabing layer ng CD na may bahagyang mas mataas na temperatura, T ў. Hayaan ang distansya sa pagitan ng AB at CD ay katumbas ng ibig sabihin ng libreng landas L. Ayon sa formula (4), ang average na enerhiya ng isang molekula sa AB layer ay proporsyonal sa temperatura T, at sa CD layer ito ay proporsyonal sa temperatura T. Isaalang-alang natin ang isang molekula mula sa layer ng AB na bumangga sa isa pang molekula sa punto A, pagkatapos nito ay gumagalaw nang walang banggaan patungo sa puntong C. Sa isang mataas na posibilidad na mahuhulog ito sa layer CD na may enerhiya na katumbas ng layer AB Sa kabaligtaran, isang molekula mula sa layer ng CD na gumagalaw nang walang banggaan mula sa punto D hanggang sa punto B na layer AB na may mas mataas na enerhiya, na tumutugma sa layer ng CD kung saan ito lumipad palabas. Ito ay malinaw na sa panahon ng naturang banggaan mas maraming enerhiya ang inililipat mula sa CD patungo sa AB kaysa sa AB hanggang CD - may tuluy-tuloy na daloy ng init mula sa mas mainit hanggang sa mas malamig na layer. Ang parehong larawan na naobserbahan para sa lahat ng mga layer sa gas.

Ang rate ng pagpapalaganap ng init ay maaaring kalkulahin na may medyo mahusay na katumpakan, kahit na napapabayaan natin ang katotohanan na ang ibig sabihin ng libreng landas ng ilang mga molekula ay mas malaki, habang ang iba ay mas mababa kaysa sa karaniwan. Isaalang-alang ang eroplano FG, parallel sa mga eroplano AB at CD at dumaraan sa gitna sa pagitan ng mga ito (Larawan 3), at pumili ng unit area ng eroplanong ito. Kung mayroong n molecule bawat unit volume na gumagalaw sa isang average na bilis c, pagkatapos ay sa 1 s (1/2) nc molecules ay tatawid FG mula sa ibaba pataas at ilipat ang enerhiya (1/2) ncE ; ang parehong bilang ng mga molekula ay tatawid sa FG mula sa itaas hanggang sa ibaba at maglilipat ng enerhiya (1/2) ncEў, kung saan ang E at Еў ay ang average na enerhiya ng mga molekula sa temperaturang T at T". Kaya, kung ang parehong daloy ng mga molekula ay lumipat patayo sa ang FG plane, kung gayon ang pagkakaiba ng mga inilipat na enerhiya ay magiging katumbas ng (1/2) nc (E "- E). Ngunit ang mga molekula ay bumalandra sa FG sa lahat ng posibleng mga anggulo, at upang isaalang-alang ito, ang ipinahiwatig na halaga ay dapat na i-multiply sa 2/3. Gamit ang kaugnayan (6), nakukuha natin

Kung saan ang Cv ay ang kapasidad ng init ng n mga molekula na nakapaloob sa isang dami ng yunit. Kapag lumilipat mula sa CD hanggang AB, na nasa layo na L mula sa isa't isa, bumababa ang temperatura ng (T "- T) at kung ang dT / dz ay ang gradient ng temperatura sa direksyon na patayo sa FG plane, kung gayon

Ang pagpapalit ng pagkakaiba sa temperatura, na ipinahayag sa pamamagitan ng gradient, sa formula (7), nakuha namin na ang kabuuang enerhiya na inilipat sa pamamagitan ng isang unit area sa 1 s ay katumbas ng

Ang halaga ng K, na inilarawan ng expression na K = (1/3)CvcL,
ay tinatawag na thermal conductivity ng gas.
LAGOT NG GAS
Kung susukatin mo ang bilis ng ilog sa iba't ibang lalim, makikita mo na malapit sa ilalim ang tubig ay halos hindi gumagalaw, at kapag mas malapit sa ibabaw, mas mabilis itong gumagalaw. Kaya, sa daloy ng ilog ay may gradient ng bilis na katulad ng gradient ng temperatura na tinalakay sa itaas; sa parehong oras, dahil sa lagkit, ang bawat mas mataas na layer ay nagdadala ng kalapit na nakahiga sa ilalim nito. Ang pattern na ito ay sinusunod hindi lamang sa mga likido, kundi pati na rin sa mga gas. Gamit ang molecular-kinetic theory, susubukan naming matukoy ang lagkit ng gas. Ipagpalagay natin na ang gas ay dumadaloy mula kaliwa hanggang kanan at iyon sa horizontal layer CD sa Fig. 3, ang bilis ng daloy ay mas malaki kaysa sa layer AB na matatagpuan direkta sa ibaba ng CD. Hayaan, tulad ng dati, ang distansya sa pagitan ng mga eroplano ay katumbas ng ibig sabihin ng libreng landas. Ang mga molekula ng gas ay mabilis na gumagalaw sa buong volume kasama ang magulong tilapon, ngunit ang magulong paggalaw na ito ay pinatong ng direktang paggalaw ng gas. Hayaang u ang bilis ng daloy ng gas sa layer ng AB (sa direksyon mula A hanggang B), at ang u" ay bahagyang mas mataas na bilis sa layer ng CD (sa direksyon mula C hanggang D). Bilang karagdagan sa momentum dahil sa random na paggalaw, ang molekula sa layer ng AB ay may momentum mu, at sa layer ng CD - sa pamamagitan ng momentum mu. Ang mga molekula na dumadaan mula AB hanggang CD nang walang banggaan ay inililipat sa layer ng CD ang momentum mu na tumutugma sa layer ng AB, habang ang mga particle ay bumabagsak mula sa Ang CD sa AB ay ihalo sa mga molekula mula sa AB at dalhin sa kanila ang momentum mu". Dahil dito, isang momentum na katumbas ng

Dahil ang rate ng pagbabago ng momentum ay katumbas ng puwersa, nakakuha kami ng expression para sa puwersa sa bawat unit area kung saan kumikilos ang isang layer sa isa pa: ang mas mabagal na layer ay nagpapabagal sa mas mabilis, at ang huli, sa kabaligtaran, ay nag-drag sa mas mabagal na layer kasama nito, pinabilis ito. Ang magkatulad na puwersa ay kumikilos sa pagitan ng mga katabing layer sa buong dami ng dumadaloy na gas. Kung ang du/dz ay ang gradient ng bilis sa gas sa direksyon na patayo sa FG, kung gayon

Ang halaga nm sa formula (8) ay ang masa ng gas kada yunit ng volume; kung ipahiwatig natin ang dami na ito sa pamamagitan ng r, kung gayon ang puwersa sa bawat yunit na lugar ay magiging katumbas ng

kung saan ang coefficient (1/3)rLc ay ang lagkit ng gas. Dalawang konklusyon ang sumusunod mula sa huling dalawang seksyon ng artikulo. Ang una ay ang ratio ng lagkit sa thermal conductivity ay r/Cv. Ang pangalawa ay sumusunod mula sa expression para sa L na ibinigay nang mas maaga at binubuo sa katotohanan na ang lagkit ng isang gas ay nakasalalay lamang sa temperatura nito at hindi nakasalalay sa presyon at density. Ang kawastuhan ng parehong mga konklusyon ay nakumpirma sa eksperimentong may mataas na katumpakan.
Tingnan din
INIT ;
MEKANIKA NG ISTATISTIKA;
THERMODYNAMICS.
PANITIKAN
Hirschfeld J., Curtiss C., Byrd R. Teorya ng molekular mga gas at likido. M., 1961 Frenkel Ya.I. Kinetic theory ng mga likido. L., 1975 Kikoin A.K., Kikoin I.K. Molecular physics. M., 1976

Collier Encyclopedia. - Bukas na lipunan. 2000 .

Tingnan kung ano ang "MOLECULAR-KINETIC THEORY" sa ibang mga diksyunaryo:

- (pinaikling MKT) ang teorya ng ika-19 na siglo, na isinasaalang-alang ang istraktura ng bagay, pangunahin ang mga gas, mula sa punto ng view ng tatlong pangunahing tinatayang tamang mga probisyon: ang lahat ng mga katawan ay binubuo ng mga particle: mga atomo, molekula at mga ion; ang mga particle ay nasa tuloy-tuloy na ... ... Wikipedia

- (pinaikling MKT) isang teorya na isinasaalang-alang ang istraktura ng bagay mula sa punto ng view ng tatlong pangunahing tinatayang tamang mga probisyon: lahat ng katawan ay binubuo ng mga particle na ang laki ay maaaring pabayaan: atoms, molecules at ions; ang mga particle ay nasa tuloy-tuloy na ... ... Wikipedia

Ang mga pangunahing probisyon ng ICT:

1. Ang lahat ng substance ay binubuo ng pinakamaliit na particle: molecules, atoms o ions.

2. Ang mga particle na ito ay nasa tuluy-tuloy na magulong paggalaw, ang bilis nito ay tumutukoy sa temperatura ng sangkap.

3. Sa pagitan ng mga particle ay may mga puwersa ng pagkahumaling at pagtanggi, ang likas na katangian nito ay nakasalalay sa distansya sa pagitan nila.

Ang perpektong gas ay isang gas na ang interaksyon sa pagitan ng mga molekula ay bale-wala.

Ang mga pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng isang perpektong gas at isang tunay ay: ang mga particle ng isang perpektong gas ay napakaliit na mga bola, halos materyal na mga punto; walang pwersa ng intermolecular interaction sa pagitan ng mga particle; ang mga banggaan ng butil ay ganap na nababanat. Ang tunay na gas ay isang gas na hindi inilarawan ng Clapeyron-Mendeleev equation ng estado para sa isang ideal na gas. Ang mga dependency sa pagitan ng mga parameter nito ay nagpapakita na ang mga molekula sa isang tunay na gas ay nakikipag-ugnayan sa isa't isa at sumasakop sa isang tiyak na dami. Ang estado ng isang tunay na gas ay madalas na inilarawan sa pagsasanay ng pangkalahatang equation ng Mendeleev-Clapeyron.

2 Mga parameter at function ng status. Ang equation ng estado para sa isang perpektong gas.

Mga Pagpipilian:

Ang presyur ay dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga molekula ng gumaganang likido sa ibabaw at ayon sa numero ay katumbas ng puwersa na kumikilos sa unit surface area ng katawan kasama ang normal hanggang sa huli.

Ang temperatura ay isang pisikal na dami na nagpapakilala sa antas ng pag-init ng isang katawan. Mula sa punto ng view ng molecular kinetic concepts, ang temperatura ay isang sukatan ng intensity ng thermal motion ng mga molecule.

Ang partikular na volume v ay ang volume bawat unit mass ng isang substance. Kung ang isang homogenous body ng mass M ay sumasakop sa isang volume v, pagkatapos ay sa pamamagitan ng kahulugan v= V/M. Sa sistema ng SI, ang yunit ng tiyak na volume ay 1 m3/kg. Mayroong isang malinaw na kaugnayan sa pagitan ng tiyak na dami ng isang sangkap at ang density nito:

Kung ang lahat ng mga thermodynamic na parameter ay pare-pareho sa oras at pareho sa lahat ng mga punto ng system, kung gayon ang ganitong estado ng system ay tinatawag na equilibrium.

Para sa isang equilibrium thermodynamic system, mayroong isang functional na relasyon sa pagitan ng mga parameter ng estado, na tinatawag na equation ng estado.

Clapeyron - Mendeleev equation

3 Mga halo ng mga gas. Maliwanag na molekular na timbang. Gas constant ng isang halo ng mga gas.

Ang pinaghalong mga gas ay isang mekanikal na kumbinasyon ng mga gas na hindi nakikipag-ugnayan sa isa't isa. kemikal na reaksyon mga gas. Ang pangunahing batas na tumutukoy sa pag-uugali ng isang halo ng gas ay ang batas ni Dalton: ang kabuuang presyon ng isang pinaghalong mga ideal na gas ay katumbas ng kabuuan ng mga partial pressure ng lahat ng mga sangkap na bumubuo nito: Ang partial pressure pi ay ang presyon na magkakaroon ng isang gas kung ito lamang ang sumasakop sa buong dami ng pinaghalong sa parehong temperatura. Ang gas constant ng isang mixture ay tinukoy bilang: - ang maliwanag (average) molecular weight ng mixture. Na may volumetric na komposisyon, na may mass composition:.-universal gas constant.

4 Ang unang batas ng thermodynamics.

Ang unang batas ng thermodynamics ay ang batas ng konserbasyon ng enerhiya, na isinulat gamit ang mga termodinamikong konsepto (analytical formulation: isang walang hanggang motion machine ng unang uri ay imposible):

Enerhiya. Sa ilalim ng panloob na enerhiya sa thermodynamics nauunawaan ang kinetic energy ng paggalaw ng mga molekula, ang potensyal na enerhiya ng kanilang pakikipag-ugnayan at zero (enerhiya ng paggalaw ng mga particle sa loob ng molekula sa T=0K). Ang kinetic energy ng mga molekula ay isang function ng temperatura, ang halaga ng potensyal na enerhiya ay nakasalalay sa average na distansya sa pagitan ng mga molekula at, dahil dito, sa dami ng V na inookupahan ng gas, iyon ay, ito ay isang function ng V. Samakatuwid, ang panloob na Ang enerhiya U ay isang function ng estado ng katawan.

Init. Ang enerhiya na inilipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa dahil sa pagkakaiba sa temperatura ay tinatawag na init. Ang init ay maaaring ilipat alinman sa pamamagitan ng direktang pakikipag-ugnay sa pagitan ng mga katawan (thermal conduction, convection), o sa layo (sa pamamagitan ng radiation), at sa lahat ng kaso ang prosesong ito ay posible lamang kung mayroong pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng mga katawan.

Trabaho. Ang enerhiya na inilipat mula sa isang katawan patungo sa isa pa kapag ang dami ng mga katawan na ito ay nagbabago o gumagalaw sa kalawakan ay tinatawag na trabaho. Sa isang may hangganang pagbabago sa lakas ng tunog, ang gawain laban sa mga puwersa ng panlabas na presyon, na tinatawag na gawain ng pagpapalawak, ay katumbas ng Ang gawain ng pagpapalit ng lakas ng tunog ay katumbas ng lugar sa ilalim ng kurba ng proseso sa diagram p, v.

Ang panloob na enerhiya ay isang pag-aari ng system mismo, ito ay nagpapakilala sa estado ng system. Ang init at trabaho ay ang mga katangian ng enerhiya ng mga proseso ng mekanikal at thermal na pakikipag-ugnayan ng isang system na may kapaligiran. Inilalarawan nila ang mga dami ng enerhiya na inilipat sa system o ibinibigay nito sa pamamagitan ng mga hangganan nito sa isang tiyak na proseso.

Ang mga atomo o molekula na bumubuo sa isang gas ay malayang gumagalaw sa isang malaking distansya mula sa isa't isa at nakikipag-ugnayan lamang kapag sila ay nagbanggaan sa isa't isa (simula dito, upang hindi na maulit ang aking sarili, babanggitin ko lamang ang "mga molekula", ibig sabihin ng "mga molekula" na ito. o mga atomo"). Samakatuwid, ang molekula ay gumagalaw sa isang tuwid na linya lamang sa mga pagitan sa pagitan ng mga banggaan, binabago ang direksyon ng paggalaw pagkatapos ng bawat naturang pakikipag-ugnayan sa isa pang molekula. Ang average na haba ng isang rectilinear segment ng paggalaw ng isang molekula ng gas ay tinatawag average na libreng landas. Kung mas mataas ang density ng gas (at samakatuwid ay mas maliit ang average na distansya sa pagitan ng mga molekula), mas maikli ang average na libreng landas sa pagitan ng mga banggaan.

Sa ikalawang kalahati ng ika-19 na siglo, ang isang tila simpleng larawan ng atomic-molecular na istraktura ng mga gas, sa pamamagitan ng pagsisikap ng isang bilang ng mga theoretical physicist, ay nabuo sa isang makapangyarihan at medyo unibersal na teorya. Ang bagong teorya ay batay sa ideya ng ugnayan sa pagitan ng masusukat macroscopic mga tagapagpahiwatig ng estado ng gas (temperatura, presyon at dami) na may mikroskopiko katangian - ang bilang, masa at bilis ng paggalaw ng mga molekula. Dahil ang mga molekula ay patuloy na gumagalaw at, bilang isang resulta, ay may kinetic energy, ang teoryang ito ay tinatawag teorya ng molecular kinetic mga gas.

Kunin, halimbawa, ang presyon. Sa anumang sandali ng oras, ang mga molekula ay tumama sa mga dingding ng sisidlan at, sa bawat epekto, nagpapadala sa kanila ng isang tiyak na salpok ng puwersa, na napakaliit sa sarili nito, ngunit ang kabuuang epekto ng milyun-milyong molekula ay gumagawa ng isang makabuluhang epekto ng puwersa sa ang mga pader, na nakikita natin bilang presyon. Halimbawa, kapag pinalaki mo ang isang gulong ng kotse, inililipat mo ang mga molekula ng hangin sa atmospera sa loob ng saradong dami ng gulong bilang karagdagan sa bilang ng mga molekula na nasa loob na nito; bilang isang resulta, ang konsentrasyon ng mga molekula sa loob ng gulong ay mas mataas kaysa sa labas, sila ay tumama sa mga dingding nang mas madalas, ang presyon sa loob ng gulong ay mas mataas kaysa sa presyur sa atmospera, at ang gulong ay nagiging napalaki at nababanat.

Ang kahulugan ng teorya ay, mula sa average na libreng landas ng mga molekula, maaari nating kalkulahin ang dalas ng kanilang mga banggaan sa mga dingding ng sisidlan. Iyon ay, ang pagkakaroon ng impormasyon tungkol sa bilis ng paggalaw ng mga molekula, posibleng kalkulahin ang mga katangian ng gas na maaaring direktang masukat. Sa madaling salita, ang molecular-kinetic theory ay nagbibigay sa atin ng direktang koneksyon sa pagitan ng mundo ng mga molekula at atomo at ang nasasalat na macrocosm.

Ang parehong naaangkop sa pag-unawa sa temperatura sa loob ng balangkas ng teoryang ito. Kung mas mataas ang temperatura, mas mataas ang average na bilis ng mga molekula ng gas. Ang relasyon na ito ay inilalarawan ng sumusunod na equation:

1/2mv 2 = kT

saan m ay ang masa ng isang molekula ng gas, v - average na bilis ng thermal motion ng mga molekula, T - temperatura ng gas (sa Kelvin), at k ay ang Boltzmann constant. Ang pangunahing equation ng molecular kinetic theory ay tumutukoy sa isang direktang kaugnayan sa pagitan ng mga molecular na katangian ng isang gas (kaliwa) at nasusukat na macroscopic na mga katangian (kanan). Ang temperatura ng gas ay direktang proporsyonal sa parisukat ng average na bilis ng mga molekula.

Ang molecular kinetic theory ay nagbibigay din ng isang medyo tiyak na sagot sa tanong ng mga paglihis ng mga bilis ng mga indibidwal na molekula mula sa ibig sabihin ng halaga. Ang bawat banggaan sa pagitan ng mga molekula ng gas ay humahantong sa muling pamamahagi ng enerhiya sa pagitan ng mga ito: masyadong mabilis ang mga molekula ay bumagal, masyadong mabagal na bumibilis, na humahantong sa pag-average. Sa anumang sandali, hindi mabilang na milyon-milyong mga naturang banggaan ang nagaganap sa gas. Gayunpaman, lumabas na sa isang naibigay na temperatura ng isang gas sa isang matatag na estado, ang average na bilang ng mga molekula na may isang tiyak na bilis v o enerhiya E, hindi nagbabago. Nangyayari ito dahil, mula sa isang istatistikal na pananaw, ang posibilidad na ang isang molekula ay may enerhiya E nagbabago ang enerhiya nito at napupunta sa isang katulad na estado ng enerhiya, ay katumbas ng posibilidad na ang isa pang molekula, sa kabaligtaran, ay napupunta sa isang estado na may enerhiya E. Kaya, kahit na ang bawat indibidwal na molekula ay may enerhiya E paminsan-minsan lamang, ang average na bilang ng mga molekula na may enerhiya E nananatiling hindi nagbabago. (Nakikita natin ang isang katulad na sitwasyon sa lipunan ng tao. Walang nananatiling labimpito sa loob ng higit sa isang taon—salamat sa Diyos!—gayunman, sa karaniwan, ang porsyento ng labimpito sa isang matatag na komunidad ng tao ay nananatiling halos pareho.)

Ang ideyang ito ng average na pamamahagi ng mga molekula sa mga bilis at ang mahigpit na pagbabalangkas nito ay pag-aari ni James Clark Maxwell - ang parehong natitirang teorista ay nagmamay-ari din ng isang mahigpit na paglalarawan ng mga electromagnetic field ( cm. mga equation ni Maxwell). Siya ang naghinuha ng pamamahagi ng mga molekula sa mga tuntunin ng mga bilis sa isang naibigay na temperatura (tingnan ang figure). Karamihan sa mga molekula ay nasa estado ng enerhiya na naaayon sa rurok Mga pamamahagi ng Maxwell at average na bilis, gayunpaman, sa katunayan, ang mga bilis ng mga molekula ay nag-iiba sa loob ng medyo malalaking limitasyon.