Основы молекулярно-кинетической теории

Основы молекулярно-кинетической теории

Основой молекулярной физики является молекулярно-кинетическая теория строения вещества (МКТ).

Первые представления о молекулярное строение вещества зародились еще в глубокой древности. Более две тысячи лет назад древнегреческие философы, среди которых Демокрит (460-370 г. до н. э.), предполагали, что все в мире состоит из очень маленьких неделимых частиц — атомов. Имеющиеся в мире вещи различаются атомами, из которых состоят, их порядком и положением. Хотя еще раз следует подчеркнуть, что представления древних атомистов о дискретном строении вещества были лишь догадкой.

В средние века последователи атомистического учения, которое по сути было глубоко материалистическим, преследовались инквизицией и властью. Так, в 1026 высший суд Франции под страхом смертной казни запретил распространение атомистического учения. Лишь в XVII в .. И. Ньютон сделал попытку объяснить расширение газов на основе предвидения, что молекулы пытаются заполнить пространство.

В XVIII в. сторонник и пропагандист МКТ Ломоносов сформулировал основные положения этой теории, которые не претерпели существенных изменений и сегодня.

Цель молекулярно-кинетической теории — объяснение свойств макроскопических тел и тепловых процессов на основе представлений о том, что все тела состоят из отдельных частиц, которые хаотично движутся.

Основная задача молекулярно-кинетической теории: установить связь между макроскопическими и микроскопическими параметрами вещества и, исходя из этого, определить уравнение состояния этого вещества. Например, зная массу молекул, их средние скорости и концентрацию, можно вычислить объем, давление и температуру массы газа, а также выразить давление газа через его объем и температуру.

Микроскопическими параметрами называются параметры газа, связанные с индивидуальными характеристиками молекул, составляющих его. Примеры — массы молекул, их скорости, концентрация.

Макроскопическими параметрами называются параметры, характеризующие состояние макроскопических тел без учета их молекулярного строения. Примеры — объем, давление, температура.

Уравнением состояния называется соотношение между макроскопическими параметрами — температурой, объемом и давлением.

Основные положения МКТ. 1) Все вещества дискретные, они состоят из молекул и атомов. 2) Молекулы и атомы всех веществ находятся в непрерывном хаотическом движении. 3) Между молекулами всех веществ действуют силы притяжения и отталкивания.

Каждое из этих положений строго доказано опытным путем. Реальное существование молекул подтверждается массой экспериментальных фактов, среди которых можно выделить:

  • возможность механического дробления вещества;
  • растворения веществ в воде и других растворителях;
  • сжатия и расширения газов;
  • но наиболее убедительны такие процессы, как броуновское движение и диффузия.

Рассмотрим подробнее основные положения МКТ:

Все вещества дискретные, они состоят из молекул и атомов. Молекула — мелкая электронейтральна частица вещества, сохраняющая его химические свойства.

Явления, подтверждающие основные положения МКТ Пояснение к явлениям, которые подтверждают наличие молекул и их малые, но конечные размеры.
Наличие пределов дробления вещества Последовательным разведением растворов можно достичь такой концентрации, при которой одна молекула первичного вещества будет существовать во всех молекулах раствора
Образование мономолекулярных пленок (масло, керосин) на поверхности воды Толщина пленок не может быть меньше диаметра молекулы.

Молекулы и атомы всех веществ находятся в непрерывном хаотическом движении.

Явления, которые подтверждают основные положения МКТ Обьяснения к явлениям, которые подтверждают движение молекул и его хаотичность, наличие между ними промежутков
Явление переноса Диффузия Взаимное проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами второго
Осмос Односторонняя диффузия сквозь пористую перегородку
Внутрение трение в жидкостях и газах
Теплопроводность Вид теплообмена, который возникает из-за передачи энергиичерез тепловое движение и взаимодействие молекул
Броуновское движение Хаотическое движение частиц в жидкости под ударами молекул

Между молекулами всех веществ действуют силы притяжения и отталкивания.

Явления, подтверждающие Основные положения МКТ:

  • Сохранение формы и объема твердого тела, объема жидкости
  • Возникновение сил упругости, сухого трения

Эти явления подтверждают взаимодействие молекул.

Top