Атомно-молекулярное строение веществаСтр 1 из 6Следующая ⇒
Лекция 12 МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТЫ МОЛЕУЛЯРО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ
Статистический и термодинамический методы Изучения физики
Для описания процессов, протекающих в твердых, жидких и газообразных телах, используют статистический и термодинамический методы исследования. Теорию, изучающую свойства макроскопических тел, состоящих из большого числа одинаковых частиц (атомов, молекул, электронов и т. д.), называют статистической физикой. В соответствии с принципом неопределенностей одновременно точное определение координат и скоростей частиц невозможно. Статистическая физика, используя законы теории вероятности, объясняет наблюдаемые на опыте физические свойства тел как усредненный результат действия отдельных частиц. Термодинамика изучает свойства макроскопических тел и протекающие в них процессы, не рассматривая их внутреннее строение. Основу термодинамики составляют фундаментальные законы (начала), установленные как результат обобщения ряда опытных фактов. Изучая одни и те же физические объекты с различных точек зрения, статистическая физика и термодинамика взаимно дополняют друг друга и, таким образом, дают более полное представление об изучаемых веществах.
Атомно-молекулярное строение вещества Физическое тело в любом состоянии состоит из мельчайших частиц: атомов и молекул, которые хаотически движутся. Интенсивность этого движения зависит от температуры. Доказательством существования теплового хаотического движения молекул является броуновское движение (Броун, 1827 г.). Диаметр частиц Броуна – d » 10-6 м, а размер молекул d » 10-10 м. Броуновское движение – беспорядочное (хаотическое) движение малых частиц, взвешенных в жидкости или газе, под действием ударов молекул окружающей среды. Гениальную догадку об атомистическом строении вещества, высказанную мыслителями древности в XVII веке, подтвердил М. В. Ломоносов, привлекая гипотезу атомно-молекулярного строения вещества для объяснения наблюдаемых физических и химических явлений. Вещество – вид материи, состоящей из фундаментальных элементарных частиц кварков и лептонов (физическая или вещественная материальность). Существует эфирная материальность (физический вакуум) состоящая из трех компонент: абсолютного физического вакуума (АФВ); физического вакуума вещества (ФВВ); физического вакуума антивещества (ФВА). В основном вещество построено из электронов, протонов, нейтронов, масса которых не равна нулю. Согласно представлениям современной физики атом – наименьшая часть химического элемента (микрочастица). Каждому химическому элементу соответствует определенный род (вид) атома, обозначенного химическим символом, например, медь – Сu железо – Fe, кислород – О и т. д. В свободном состоянии атомы образуют газ. В связанном состоянии (или в составе молекул) атомы образуют жидкие и твердые тела. Все физические и химические свойства атома определяются особенностями его строения. Наиболее полно свойства атомов определены квантовой механикой. Атом состоит из ядра и электронов. В состав ядра атома входят протоны, несущие положительный элементарный заряд + е (½е½=1,6×10-19 Кл), и нейтроны, не имеющие заряда. Размер атома определяется электронной оболочкой (d » 10-11 – 10-10 м). Электроны – частицы, несущие отрицательный элементарный заряд (- е). Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из атомов, которые соединены между собой химическими связями. Число атомов в молекулах колеблется от двух до сотен и тысяч. Атом или молекулу, потерявшие один или несколько электронов, называют положительным ионом с зарядом +nе, где n = 1, 2, 3, ... – кратность ионизации, целое число. Атом или молекулу, присоединивший один или несколько электронов, называют отрицательным ионом с зарядом -nе. Мерой количества вещества в СИ считается моль. Моль – количество вещества, в котором содержится число частиц, равное числу атомов в 0,012 кг изотопа углерода . Массу моля вещества называют молярной массой и обозначают M. Число молей
n = , (1.1)
где m – масса вещества. Единицей измерения молярной массы в СИ считается кг/моль. Так как в одном моле вещества содержится число молекул, равное числу Авогаро (Na = 6,02×1023 моль-1), а масса моля равна малярной массе, масса одной молекулы
. (1.2)
Например, молярная масса воды M = 18 × 10-3 , следовательно, масса молекулы воды m0 » 3×10-26 кг. Если некоторая масса вещества содержит N молекул, то число молей
n = N/Na. (1.3)
Если предположить, что молекулы воды имеют шарообразную форму и плотно прилегают друг к другу, то диаметр одной молекулы
d = . (d » 3×10-10 м).
Моли различных газов при нормальных условиях (температуре t0 = 0 оС и атмосферном давлении Р0 = 1,013× 105 Па) занимают объем V = 22,4×10-3 м3.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|