Молекулярно-кинетическая теория

Основные положения МКТ:

Все тела состоят из мельчайших частиц: молекул, атомов или ионов;

Эти частицы постоянно и хаотически двигаются;

Между частицами существует взаимодействие: на больших расстояниях они притягиваются, а на маленьких ― отталкиваются.

Броуновское движение ― беспорядочное движение частиц твердого вещества в газе или жидкости, вызванное постоянными соударениями с молекулами газа или жидкости.

Диффузия ― взаимное проникновение молекул одного вещества между молекулами другого вследствие хаотического движения.

Свойства диффузии:

Происходит во всех агрегатных состояниях: газы, жидкости, твердые тела

Быстро протекает в газах, медленней в жидкостях и самая медленная в твердых телах

Скорость диффузии увеличивается с повышением температуры и наоборот

Идеальный газ ― газ, взаимодействием, между частиц которого можно пренебречь.

Температура ― физическая величина, определяющая скорость движения молекул.

Молекулы двигаются быстрее при повышении температуры

Молекулы двигаются медленнее при понижении температуры

Температура в Кельвинах = температура в Цельсиях + 273°.

T(K) = T(C) + 273°, где T(K) и T(C) ― это температура в соответствующих шкалах температур.

С увеличением температуры объем тела увеличивается.

Конвекция ― явление перемешивания холодного и горячего воздуха, связанное с подъемом более горячего воздуха и опусканием более холодного.

Способы передачи тепла:

Конвекция (осуществляется преимущественно в жидкости);

Теплопередача (осуществляется преимущественно в твёрдых телах);

Лучистый теплообмен.

Внутренняя энергия ― сумма кинетической энергии и энергии взаимодействия молекул.

Внутренняя энергия увеличивается при повышении температуры и уменьшается при понижении;

Внутренняя энергия не зависит от движения тела как целого.

Количество вещества газа: \(\nu = \frac{m}{M} = \frac{N}{N_{А}}\)

ν — количество вещества [моль]

m — масса газа [кг]

М — молярная масса газа [кг/моль]

N — количество молекул газа

N_А — постоянная Авогадро, равная 6∙10²³ [ 1/моль ]

Концентрация газа: \(n = \frac{N}{V}\)

n — концентрация молекул [1/м³]

N — количество молекул газа, распределенных по объему

V — объем газа [м³]

Средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа: \(E_{к} = \frac{3}{2}\text{kT}\)

E_к — средняя кинетическая энергия теплового движения молекул [Дж]

k — постоянная Больцмана, равная 1,38 ∙ 10^-23 [Дж/К]

Т — средняя температура молекул газа [К]

Давление газа на дно и стенки сосуда создается ударами беспорядочно движущихся молекул газа.

Газ оказывает по всем направлениям одинаковое давление.

Основное уравнение МКТ: \(p = nkT = \frac{2}{3}nE_{к} = \frac{1}{3}\text{nm}{< v >}^{2}\)

p — давление газа [Па]

n — концентрация молекул [1/м³]

Т — средняя температура молекул газа [К]

E_к — средняя кинетическая энергия теплового движения молекул [Дж]

m — средняя масса молекул газа [кг]

<v> — среднеквадратичная скорость движения молекул газа [м/с]

k — постоянная Больцмана, равная 1,38∙10^-23 [Дж/К]

Если объединить основное уравнение МКТ, формулу концентрации, количества вещества и произвести замену (\(k \bullet \text{Na} = R\)), то получится основное уравнение молекулярной физики:

Уравнение состояния идеального газа (Менделеева – Клапейрона): \(pV = \nu RT\)

p — давление газа [Па]

V — объем газа [м³]

ν — количество вещества [моль]

R — универсальная газовая постоянная, равная 8,31 [Дж/моль∙К]

Т — средняя температура молекул газа [К]

Интернет-энциклопедия по школьным предметам от Maximum Education. Учебник поможет решить домашнее задание, подготовиться к контрольной и вспомнить прошлые темы.

Молекулярно-кинетическая теория