1. Ang istraktura ng gaseous, likido at solids.
Ang molekular kinetic theory ay posible upang maunawaan kung bakit ang sangkap ay maaaring nasa isang puno ng gas, likido at solidong estado.
Gas. Sa mga gas, ang distansya sa pagitan ng mga atomo o mga molecule sa karaniwan nang maraming beses kaysa sa mga laki ng mga molecule mismo ( fig.8.5.). Halimbawa, sa presyur sa atmospera, ang dami ng barko ay sampung libong beses na mas mataas kaysa sa dami ng mga molecule dito.
Ang mga gas ay madaling naka-compress, habang ang average na distansya sa pagitan ng mga molecule ay bumababa, ngunit ang hugis ng molekula ay hindi nagbabago ( fig.8.6.).
Molecules na may malaking bilis - daan-daang metro bawat segundo - paglipat sa espasyo. Sumusunod, sila ay bounce bukod sa bawat isa sa iba't ibang direksyon tulad ng billiard ball. Ang mahihina na pwersa ng pagkahumaling ng mga molecule ng gas ay hindi makapagpapanatili sa kanila sa isa't isa. samakatuwid ang mga gas ay maaaring mas mahusay na pinalawak. Hindi nila pinanatili ang alinman sa mga form o lakas ng tunog.
Maraming mga suntok ng mga molecule tungkol sa pader ng sisidlan lumikha ng presyon ng gas.
Mga likido. Ang mga molecule ng likido ay matatagpuan halos malapit sa bawat isa ( fig.8.7.) Samakatuwid, ang fluid molekula ay naiiba kaysa sa gas molekula. Sa mga likido, mayroong tinatawag na kalapit na kaayusan, i.e. Ang iniutos na pag-aayos ng mga molecule ay pinananatili sa mga distansya na katumbas ng ilang mga molekular na diameters. Ang molekula ay nagbabago malapit sa posisyon ng balanse nito, nakaharap sa mga kalapit na molecule. Lamang mula sa oras-oras ito ay gumagawa ng isa pang "tumalon", bumabagsak sa isang bagong posisyon ng punto ng balanse. Sa ganitong posisyon ng punto ng balanse, ang lakas ng pag-urong ay katumbas ng lakas ng pagkahumaling, iyon ay, ang kabuuang kapangyarihan ng pakikipag-ugnayan ng molekula ay zero. Oras smear life. Ang mga molecule ng tubig, i.e., ang oras ng mga oscillations nito tungkol sa isang partikular na posisyon ng balanse sa temperatura ng kuwarto ay katumbas ng isang average ng 10 -11 s. Ang oras ng isang oscillation ay mas mababa (10 -12 -10 -13 s). Sa pagtaas ng temperatura, ang oras ng pag-aayos ng mga molecule ng buhay ay bumababa.
Ang likas na katangian ng molekular kilusan sa mga likido sa unang pagkakataon na itinatag ng Sobiyet physicist ya.i. Freklem, posible na maunawaan ang mga pangunahing katangian ng mga likido.
Ang mga molecule ng likido ay matatagpuan nang direkta sa bawat isa. Sa pagbawas sa dami ng lakas ng pag-urong, ito ay nagiging napakataas. Ipinaliwanag ito maliit na compressibility ng mga likido.
Kilalang, fluids fluid, i.e. Huwag i-save ang iyong form.. Maaari mong ipaliwanag ito. Ang panlabas na puwersa kapansin-pansin ay hindi nagbabago ang bilang ng mga damit ng mga molecule bawat segundo. Ngunit ang mga jumps ng mga molecule mula sa isang naayos na posisyon sa isa pang mangyari higit sa lahat sa direksyon ng panlabas na puwersa ( fig.8.8.). Iyon ang dahilan kung bakit ang likido ay dumadaloy at tumatagal ng hugis ng sisidlan.
Solid bodies. Ang mga atomo o mga molecule ng mga solidong katawan, ay kaibahan sa mga atomo at mga molecule ng mga likido, nagbago tungkol sa ilang mga posisyon sa balanse. Para sa kadahilanang ito, matatag na katawan panatilihin hindi lamang dami, ngunit din. Ang potensyal na enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng solid molecule ay higit na higit pa sa kanilang kinetiko na enerhiya.
May isa pang mahalagang pagkakaiba sa pagitan ng mga likido at solidong katawan. Ang likido ay maihahambing sa karamihan ng mga tao kung saan ang mga indibidwal na indibidwal ay hindi mapakali sa lugar, at ang isang matatag na katawan ay katulad ng isang payat na pangkat ng parehong mga indibidwal na hindi sa gabi, ngunit makatiis ng ilang distansya sa kanilang sarili. Kung ikinonekta mo ang mga sentro ng mga posisyon ng equilibrium ng mga atomo o solid ions, pagkatapos ay tinatawag na tamang spatial grill kristal.
Ang mga figure 8.9 at 8.10 ay naglalarawan ng mga kristal na lattices ng lutuin ng asin at brilyante. Ang panloob na pagkakasunud-sunod sa lokasyon ng mga atom ng kristal ay humahantong sa tamang panlabas na mga porma ng geometriko.
Ang Figure 8.11 ay nagpapakita ng mga diamante ng Yakut.
Sa distansya ng gas sa pagitan ng mga molecule maraming higit pang mga laki ng molekular 0: " l \u003e\u003e r 0.
Sa mga likido at solid tell≈r 0. Ang mga molecule ng likido ay matatagpuan sa disarray at tumalon mula sa oras-oras mula sa isang naayos na posisyon sa isa pa.
Ang mala-kristal na solidong katawan ng mga molecule (o atoms) ay mahigpit na iniutos.
2. Perpektong gas sa molecular kinetic theory.
Ang pag-aaral ng anumang larangan ng pisika ay laging nagsisimula sa pagpapakilala ng isang tiyak na modelo, sa loob ng pag-aaral ay isinasagawa. Halimbawa, kapag pinag-aralan namin ang kinematika, ang modelo ng katawan ay isang materyal na punto, atbp. Tulad ng iyong nahulaan, ang modelo ay hindi kailanman tumutugma sa aktwal na mga proseso, ngunit kadalasan ito ay labis na papalapit sa sulat na ito.
Ang molekular physics, at sa partikular na MTT, ay walang pagbubukod. Maraming mga siyentipiko ang nagtrabaho sa problema ng paglalarawan ng modelo, simula sa ikalabing walong siglo: M. Lomonosov, D. Joule, R. Clausius (Larawan 1). Ang huli, sa katunayan, ipinakilala noong 1857 ang modelo ng perpektong gas. Ang isang kwalitibong paliwanag ng mga pangunahing katangian ng isang sangkap batay sa molekular-kinetic theory ay hindi partikular na mahirap. Gayunpaman, ang teorya ay nagtatatag ng dami ng relasyon sa pagitan ng mga halaga na sinusukat sa eksperimento (presyon, temperatura, atbp.) At ang mga katangian ng mga molecule mismo, ang kanilang bilang at bilis ng paggalaw, ay lubhang kumplikado. Sa gas sa ilalim ng normal na mga presyon, ang distansya sa pagitan ng mga molecule ay maraming beses na mas mataas kaysa sa kanilang mga sukat. Sa kasong ito, ang lakas ng pakikipag-ugnayan ng mga molecule ay bale-wala sa maliit at ang kinetiko na enerhiya ng mga molecule ng maraming mas potensyal na enerhiya sa pakikipag-ugnayan. Ang mga molecule ng gas ay maaaring matingnan bilang materyal na tuldok o napakaliit na solidong bola. Sa halip real Gaza., sa pagitan ng kung saan ang mga molecule ay may mga kumplikadong pwersa ng pakikipag-ugnayan, isasaalang-alang namin ito ang modelo ay ang perpektong gas.
Perpektong gas.- Gas modelo, kung saan ang mga molecule at gas atoms ay kinakatawan bilang napakaliit (endangered sizes) nababanat na mga bola na hindi nakikipag-ugnayan sa bawat isa (walang direktang contact), ngunit lamang mukha (tingnan ang Larawan 2).
Dapat pansinin na ang rarefied hydrogen (sa ilalim ng napakaliit na presyon) halos ganap na natutugunan ang mga modelo ng perpektong gas.
Larawan. 2.
Perpektong gas. - Ito ay gas, ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molecule na kung saan ay bale-wala. Naturally, sa banggaan ng mga molecule ng perpektong gas sa mga ito ay may isang pwersa ng pag-urong. Dahil ang mga molecule ng gas ay maaari naming alinsunod sa modelo upang ituring na materyal na tuldok, pagkatapos ay pinababayaan namin ang mga sukat ng mga molecule, isinasaalang-alang na ang lakas ng tunog na kanilang sakupin ay mas mababa kaysa sa dami ng barko.
Alalahanin na ang mga katangian lamang ng tunay na sistema ay isinasaalang-alang sa pisikal na modelo, na ganap na kinakailangan upang ipaliwanag ang mga pinag-aralan na mga pattern ng pag-uugali ng sistemang ito. Walang modelo ang maaaring pumasa sa lahat ng mga katangian ng system. Ngayon ay mayroon kaming upang malutas ang isang mas makitid na gawain: upang makalkula sa tulong ng isang molekular-kinetic teorya, ang presyon ng perpektong gas sa mga pader ng barko. Para sa problemang ito, ang modelo ng perpektong gas ay lubos na kasiya-siya. Ito ay humahantong sa mga resulta na nakumpirma ng karanasan.
3. Presyon ng gas sa molecular kinetic theory.
Hayaan ang gas sa isang saradong sisidlan. Ang gauge ng presyon ay nagpapakita ng presyon ng gas p 0.. Paano nangyari ang presyon na ito?
Ang bawat gas molekula, pagpindot sa dingding, para sa isang maliit na tagal ng panahon ay gumaganap dito na may ilang puwersa. Bilang isang resulta ng mga hindi pangkaraniwang suntok ng dingding, ang presyon ay mabilis na nagbabago sa paglipas ng panahon tulad ng sumusunod tulad ng ipinapakita sa Figure 8.12. Gayunpaman, ang mga pagkilos na sanhi ng mga suntok ng mga indibidwal na molecule ay mahina na hindi sila nakarehistro manometer. Itinatala ng presyon ng gauge ang average na puwersa na kumikilos sa bawat yunit ng ibabaw na lugar ng sensing element nito - ang lamad. Sa kabila ng maliit na pagbabago sa presyon, ang karaniwang halaga ng presyon p 0.halos lumalabas upang maging isang tiyak na halaga, dahil maraming mga suntok tungkol sa pader, at ang masa ng mga molecule ay napakaliit.
Ang perpektong gas ay isang tunay na modelo ng gas. Ayon sa modelong ito, ang gas molekula ay maaaring matingnan bilang mga materyal na punto, ang pakikipag-ugnayan nito ay nangyayari lamang sa kanilang banggaan. Nakaharap sa dingding, ang mga molecule ng gas ay nagpipilit dito.
4. Micro at gas macroparameters.
Ngayon ay maaari kang magpatuloy sa paglalarawan ng mga parameter ng perpektong gas. Ang mga ito ay nahahati sa dalawang grupo:
Mga parameter ng perpektong gas
Iyon ay, ang mga microparameter ay naglalarawan ng kondisyon ng isang hiwalay na maliit na butil (microtela), at macroparameters ay ang kalagayan ng buong bahagi ng gas (Macotel). Nagsusulat na kami ngayon ng kaugnayan na nag-uugnay sa ilang mga parameter sa iba, o ang pangunahing Equation ng MKT:
Dito: - average na bilis ng maliit na butil;
Kahulugan. - konsentrasyon Gas particle - ang bilang ng mga particle sa bawat yunit ng dami; ; yunit -.
5. Average na bilis ng molecule ng bilis
Upang makalkula ang average na presyon, kailangan mong malaman ang average na bilis ng mga molecule (mas tiyak, ang average na bilis ng bilis). Ito ay hindi isang simpleng tanong. Ikaw ay bihasa sa katotohanan na ang bilis ay may bawat maliit na butil. Ang average na bilis ng mga molecule ay depende sa kilusan ng lahat ng mga particle.
Gitnang mga halaga. Mula sa simula ito ay kinakailangan upang abandunahin ang mga pagtatangka upang subaybayan ang kilusan ng lahat ng mga molecule mula sa kung saan gas ay binubuo. Masyado ang mga ito, at ang mga ito ay napakahirap. Hindi namin kailangang malaman kung paano gumagalaw ang bawat molekula. Dapat nating malaman kung paano ang resulta ay ang paggalaw ng lahat ng mga molecule ng gas.
Ang likas na katangian ng kilusan ng buong kabuuan ng mga molecule ng gas ay kilala mula sa karanasan. Ang mga molecule ay kasangkot sa isang makalat (thermal) kilusan. Nangangahulugan ito na ang bilis ng anumang molekula ay maaaring parehong napakalaki at napakaliit. Ang direksyon ng paggalaw ng mga molecule ay walang kapantay na pagbabago sa kanilang mga banggaan sa bawat isa.
Gayunpaman, ang bilis ng mga indibidwal na molecule ay maaaring maging anumang, gayunpaman average Ang halaga ng modyul ng mga bilis na ito ay lubos na tinukoy. Sa parehong paraan, ang paglago ng mga mag-aaral sa klase ng hindi pantay, ngunit ang average na halaga nito ay isang tiyak na numero. Upang mahanap ang numerong ito, kinakailangan upang tiklop ang paglago ng mga indibidwal na mag-aaral at hatiin ang halagang ito sa bilang ng mga mag-aaral.
Ang average na bilis ng bilis. Sa hinaharap, kakailanganin namin ang average na halaga ng hindi ang bilis, at ang parisukat ng bilis. Ang average na kinetic energy ng mga molecule ay depende sa halagang ito. At ang average na kinetiko na enerhiya ng mga molecule, dahil sa lalong madaling panahon ay kumbinsido kami, ay napakahalaga sa buong teorya ng molekula-kinetiko.
Ipahiwatig ang mga module ng bilis ng mga indibidwal na mga molecule ng gas sa pamamagitan ng. Ang average na bilis ng bilis ay tinutukoy ng sumusunod na formula:
saan N. - Ang bilang ng mga molecule sa gas.
Ngunit ang parisukat ng modyul ng anumang vector ay katumbas ng kabuuan ng mga parisukat ng mga projection nito sa axis ng mga coordinate Oh, oy, oz.. samakatuwid
Ang average na mga halaga ng mga halaga ay maaaring matukoy ng mga formula tulad ng formula (8.9). May isang aspect ratio sa pagitan ng average na halaga at average na halaga ng mga parisukat ng mga projection bilang ratio (8.10):
Sa katunayan, ang pagkakapantay-pantay (8.10) ay patas para sa bawat molekula. Pagsasagawa ng gayong mga katumbas para sa mga indibidwal na molecule at paghahati ng parehong bahagi ng nakuha na equation sa bilang ng mga molecule N.Pupunta kami sa formula (8.11).
Pansin! Bilang mga direksyon ng tatlong axes Oh, oy. at Oz.dahil sa random na kilusan ng mga molecule ay pantay, ang average na mga halaga ng mga parisukat ng mga projection ng bilis ay katumbas ng bawat isa:
Kita n'yo, mula sa kaguluhan ang isang pattern. Gusto mo bang malaman ito?
Dahil sa ratio (8.12), palitan namin ang formula (8.11) sa halip na at. Pagkatapos ay para sa gitnang parisukat ng bilis ng projection, nakukuha namin:
i.e. Ang average na velocity projection square ay 1/3 ng gitnang parisukat ng bilis mismo. Lumilitaw ang multiplier 1/3 dahil sa tatlong-dimensionality ng espasyo at, naaayon, ang pagkakaroon ng tatlong projection mula sa anumang vector.
Ang bilis ng mga molecule ay nagbabago nang random, ngunit ang average na parisukat ng bilis ay isang tiyak na halaga.
6. Ang pangunahing equation ng molecular-kinetic theory.
Nagpatuloy kami sa pagtatapos ng pangunahing equation ng molekular-kinetic theory ng gas. Sa equation na ito, ang pag-asa ng presyon ng gas mula sa average na kinetiko na enerhiya ng mga molecule nito ay itinatag. Matapos ang output ng equation na ito sa XIX century. At ang pang-eksperimentong patunay ng kanyang katarungan ay nagsimula sa mabilis na pag-unlad ng isang quantitative theory, na patuloy sa ngayon.
Ang patunay ng halos anumang pahayag sa pisika, ang pag-withdraw ng anumang equation ay maaaring gawin sa iba't ibang antas ng hirap at mapanghikayat: napaka simplistic, higit pa o mas mahigpit o may ganap na kahirapan, na magagamit sa modernong agham.
Ang mahigpit na output ng equation ng molecular-kinetic theory ng gas ay medyo kumplikado. Samakatuwid, kami ay limitado sa isang malakas na pinasimple, eskematiko na konklusyon ng equation. Sa kabila ng lahat ng mga simplification, ang resulta ay magiging totoo.
Ang output ng pangunahing equation. Kalkulahin ang presyon ng gas sa dingding CD. sisidlan A B C D. Parisukat S.patayo sa coordinate axis. Baka. (fig.8.13.).
Kapag pinindot mo ang molekula tungkol sa dingding, ang mga pagbabago sa salpok nito :. Dahil ang module ng bilis ng molekula ay hindi nagbabago kapag ang pagpindot, 
. Ayon sa ikalawang batas ng Newton, ang pagbabago sa pulso ng molekula ay katumbas ng salpok ng lakas ng pader ng barko dito, at ayon sa ikatlong batas ng Newton, ang salpok sa modyul ng puwersa na kung saan ang molekula Naapektuhan ang dingding. Samakatuwid, bilang isang resulta ng epekto ng molekula sa dingding, ang puwersa, ang salpok ng kung saan ay katumbas ng.
Isaalang-alang kung paano ito nagbabago depende sa distansya sa pagitan ng mga molecule ang projection ng resultang puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito sa direktang pagkonekta sa mga sentro ng mga molecule. Kung ang mga molecule ay nasa distansya na higit sa kanilang mga sukat, pagkatapos ay ang lakas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito ay hindi nakakaapekto. Ang lakas ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga molecule ay maikli.
Sa mga distansya na higit sa 2-3 diameters ng mga molecule, ang pwersa ng pag-urong ay halos katumbas ng zero. Tanging ang puwersa ng pagkahumaling ay kapansin-pansin. Habang bumababa ang distansya, ang pagtaas ng lakas ng atraksyon at ang lakas ng pag-urong ay nagsisimula sa parehong oras. Ang puwersang ito ay tataas nang mabilis kapag ang mga electronic shell ng molecules ay nagsimulang magsanib.
Figure 2.10 graphically depicts ang pag-asa ng projection. F. r. ang lakas ng pakikipag-ugnayan ng mga molecule mula sa distansya sa pagitan ng kanilang mga sentro. Sa distansya r. 0, tinatayang katumbas ng kabuuan ng radii ng mga molecule, F. r. = 0 Dahil ang lakas ng pagkahumaling ay katumbas ng module ang kapangyarihan ng pag-urong. Para sa r. > r. 0 sa pagitan ng mga molecule ay ang lakas ng pagkahumaling. Ang projection ng puwersa na kumikilos sa tamang molekula ay negatibo. Para sa r. < r. 0 may isang pwersa ng pag-urong na may positibong halaga ng projection F. r. .
Ang pagtitiwala ng mga pwersa ng pakikipag-ugnayan ng mga molecule mula sa distansya sa pagitan nila ay nagpapaliwanag ng paglitaw ng lakas ng pagkalastiko sa panahon ng compression at tension tel. Kung susubukan mong dalhin ang mga molecule sa distansya, mas kaunting G0, pagkatapos ay ang lakas na pumipigil sa papalapit. Sa kabaligtaran, kapag ang mga molecule ay aalisin mula sa bawat isa, ang lakas ng pagkahumaling na nagbabalik ng mga molecule sa mga unang posisyon pagkatapos ng panlabas na pagkakalantad ay tumigil.
Sa isang maliit na pag-aalis ng mga molecule mula sa mga posisyon ng punto ng balanse, ang lakas ng pagkahumaling o pag-urong ay lumalaki nang linearly sa pagtaas ng pag-aalis. Sa isang maliit na seksyon, ang curve ay maaaring ituring na isang tuwid na linya (ang thickened na bahagi ng curve sa Fig. 2.10). Iyon ang dahilan kung bakit, na may maliit na deformations, ito ay lumiliko upang maging isang makatarungang batas ng isang magnanakaw, ayon sa kung saan ang lakas ng pagkalastiko ay proporsyonal sa pagpapapangit. Na may malaking displacements ng mga molecule, ang batas ng magnanakaw ay hindi makatarungan.
Dahil sa panahon ng pagpapapangit ng katawan, ang mga distansya sa pagitan ng lahat ng mga molecule ay nagbabago, ang bahagi ng mga kalapit na layer ng mga molecule ay may bahagyang piraso ng pangkalahatang pagpapapangit. Samakatuwid, ang batas ng bisikleta ay ginaganap sa mga deformation, sa milyun-milyong beses na mas malaki kaysa sa mga sukat ng mga molecule.
Sa pagkilos ng pwersa ng pag-urong sa pagitan ng mga atomo at mga molecule sa mababang distansya, itinatag ang aparato ng isang atomic-power microscope (AFM). Ang mikroskopyo na ito, sa kaibahan sa tunel, ay nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng mga larawan ng mga di-elektrikal na ibabaw ng mga ibabaw. Sa halip na isang tungsten ay isang AFM, ang isang maliit na fragment ng brilyante ay ginagamit, itinuturo sa mga laki ng atomiko. Ang fragment na ito ay naayos sa isang manipis na may-hawak ng metal. Gamit ang rapprochement ng isla na may ibabaw sa ilalim ng pag-aaral, ang electronic ulap ng brilyante atoms at ibabaw ay nagsisimula sa magkakapatong at pwersa ng pag-urong lumitaw. Ang mga pwersang ito ay nagpapahina sa dulo ng isla ng brilyante. Ang paglihis ay naitala gamit ang laser beam, na makikita mula sa salamin na naka-attach sa may hawak. Ang nakalarawan beam drive ng piezoelectric manipulator, katulad ng manipulator ng tunnel microscope. Ang mekanismo ng feedback ay nagbibigay ng tulad ng taas ng brilyante na karayom \u200b\u200bsa ibabaw upang ang baluktot ng plato ng may-ari ay nananatiling hindi nagbabago.
Sa Figure 2.11, makikita mo ang imahe ng polymeric chain ng Alanine amino acids, na nakuha gamit ang AFM. Ang bawat tubercle ay isang molekula ng amino acid.
Sa kasalukuyan, ang mga mikroskopyo ng nuclear ay kasalukuyang dinisenyo, ang aparato na kung saan ay batay sa pagkilos ng mga pwersang molekular ng atraksyon sa mga distansya, maraming beses na mas mataas kaysa sa laki ng atom. Ang mga pwersa na ito ay humigit-kumulang 1000 beses na mas kaunting pwersa ng pag-urong sa AFM. Samakatuwid, ang isang mas kumplikadong sensitibong sistema para sa pagrehistro ng mga pwersa ay inilalapat.
Ang mga atomo at mga molecule ay binubuo ng mga electrically charged particle. Dahil sa pagkilos ng mga pwersang elektrikal sa mababang distansya, ang mga molecule ay naaakit, ngunit nagsisimula upang maitaboy kapag ang mga electronic shell ng atoms ay magkakapatong.
Mga batas ng gas at mga pangunahing kaalaman sa MTKS.
Kung ang gas ay medyo nasira (at ito ay isang pangkaraniwang bagay, kadalasan ay kailangang harapin ang mga mahalagang gas), pagkatapos ay halos anumang pagkalkula ay tapos na gamit ang isang formula na nagbubuklod sa presyon p, volume v, ang halaga ng gas at Temperatura T ay ang sikat na "equation ang estado ng perpektong gas" P · v \u003d ν · r · t. Paano makahanap ng isa sa mga dami na ito, kung ang lahat ng iba ay tinukoy, ito ay ganap na simple at maliwanag. Ngunit posible na bumalangkas ng gawain upang ang tanong ay tungkol sa anumang iba pang halaga - halimbawa, tungkol sa density ng gas. Kaya, ang gawain: upang mahanap ang nitrogen density sa isang temperatura ng 300k at isang presyon ng 0.2 atm. Lutasin ko ito. Sa paghusga sa kondisyon ng gas sa halip na rarefied (hangin na binubuo ng 80% ng nitrogen at may makabuluhang mas mataas na presyon ay maaaring ituring na rarellied, huminga kami nang matatas at madali sa pamamagitan nito), at kung ito ay hindi at hindi - may iba't ibang mga formula no - Ginagamit namin ito, paborito. Ang kondisyon ay hindi binibigyan ng dami ng anumang bahagi ng gas, itatakda namin ang iyong sarili. Kumuha ng 1 kubiko metro ng nitrogen at hanapin ang dami ng gas sa halagang ito. Alam ang molar mass ng nitrogen m \u003d 0.028 kg / mol, makikita namin ang maraming bahagi na ito - at malulutas ang gawain. Ang halaga ng gas ν \u003d p · v / r · t, ang mass m \u003d ν · m \u003d m · p · v / r · t, samakatuwid ang density ρ \u003d m / v \u003d m · p / r · t \u003d 0,028 · 20,000 (8.3 · 300) ≈ 0.2 kg / m3. Pinili namin ang lakas ng tunog ay hindi pumasok sa sagot, pinili namin ito upang kongkreto ito - mas madaling magtaltalan, dahil hindi ito palaging isipin na ang lakas ng tunog ay maaaring maging anumang bagay, at ang density ay magkapareho. Gayunpaman, posible na malaman - "ang pagkuha ng lakas ng tunog, sabihin, limang beses pa, madaragdagan namin ang eksaktong limang beses ang halaga ng gas, samakatuwid, gaano man kalaki ang dadalhin, ang density ay magkapareho. Posible lamang na muling isulat ang paboritong formula, substituting ang expression dito para sa halaga ng gas sa pamamagitan ng maraming mga bahagi ng gas at ang molar mass nito: ν \u003d m / m, pagkatapos ay ang ratio m / v \u003d m · p / Ang R · T ay agad na ipinahayag, at ito ang density. Posible na kumuha ng gas ng gas at hanapin ang dami ng inookupahan ng mga ito, pagkatapos ay ang density ay agad na matatagpuan, dahil ang masa ng pagdarasal ay kilala. Sa pangkalahatan, ang mas simpleng gawain, mas pantay at magagandang paraan upang malutas ito ...
Narito ang isa pang gawain kung saan ang tanong ay maaaring tila hindi inaasahang: upang makahanap ng isang pagkakaiba sa presyon ng hangin sa isang altitude ng 20 m at sa taas na 50 m sa itaas ng antas ng lupa. Temperatura 00C, presyon 1 atm. Solusyon: Kung nakita namin ang density ng hangin ρ sa ilalim ng mga kundisyong ito, pagkatapos ay ang presyon pagkakaiba δP \u003d ρ · g · δh. Ang density ay matatagpuan sa parehong paraan tulad ng sa nakaraang gawain, ang pagiging kumplikado ay lamang na hangin ay isang halo ng mga gas. Isinasaalang-alang na ito ay binubuo ng 80% nitrogen at 20% oxygen, makikita namin ang isang masa ng halo: m \u003d 0.8 · 0.028 + 0.2 · 0.032 ≈ 0.029 kg. Ang dami ng inookupahan ng milya na ito, ang V \u003d R · T / P at ang density ay matatagpuan bilang ratio ng dalawang halaga na ito. Higit pang lahat ay malinaw, ang sagot ay humigit-kumulang 35 PA.
Ang densidad ng gas ay kailangang kalkulahin kapag ito ay matatagpuan, halimbawa, ang pag-aangat ng puwersa ng mahangin na bola ng tinukoy na lakas ng tunog, kapag kinakalkula ang dami ng hangin sa mga rate ng scuba na kinakailangan para sa paghinga sa ilalim ng tubig sa isang kilalang oras, kailan Kinakalkula ang bilang ng Izhakov, na kung saan ay kinakailangan para sa transportasyon ng isang ibinigay na bilang ng mga mercury vapors sa pamamagitan ng disyerto at sa maraming iba pang mga kaso.
Ngunit ang hamon ay mas malawak: ang electric kettle pin noisily sa mesa, ang paggamit ng kuryente ay 1000 W, KP. Peying 75% (ang natitirang "dahon" sa nakapalibot na espasyo). Mula sa ilong - ang "ilong" na lugar ng 1 cm2 - isang steam jet ay lilipad, suriin ang bilis ng gas sa jet na ito. Ang lahat ng kinakailangang data ay kinukuha mula sa mga talahanayan.
Desisyon. Ipinapalagay namin na ang mga pares ng puspos ay nabuo sa teapot sa ibabaw ng tubig, at pagkatapos ay ang pamalo ng isang saturated water vapor ay lumilipad sa ilong na may 1000c. Ang presyon ng naturang isang pares ay 1 ATM, madaling mahanap ang density nito. Alam ang kapangyarihan upang umiwas P \u003d 0.75 · P0 \u003d 750 W at ang tiyak na init ng vaporization (pagsingaw) R \u003d 2300 KJ / kg, makikita namin ang isang tahi mass nabuo sa panahon ng τ: m \u003d 0.75r0 · τ / r. Alam namin ang density, pagkatapos ay madali upang mahanap ang halaga ng halagang ito ng singaw. Ang natitira ay malinaw na - isipin ang lakas ng tunog na ito sa anyo ng isang haligi na may cross-sectional area na 1 cm2, ang haba ng haligi na ito na hinati sa τ at nagbibigay sa amin ng rate ng pag-alis (ang haba na ito ay lilipad sa isang segundo). Kaya, ang bilis ng mga jet ng pag-alis mula sa ilong ng kettle v \u003d m / (ρ · s · τ) \u003d 0.75p0 · τ / (r · ρ · s · τ) \u003d 0.75p0 · r · t / (r · P · M · s) \u003d 750 · 8.3 · 373 / (2.3 · 106 · 1 · 105 · 0.018 · 1 · 10-4) ≈ 5 m / s.
(c) Zilberman A. R.
Ano ang average na distansya sa pagitan ng saturated water vapor molecules sa 100 ° C?
Task №4.1.65 mula sa "koleksyon ng mga gawain upang maghanda para sa mga pagsusulit sa pasukan sa physics ugntu"
\\ (T \u003d 100 ^ \\ circ \\) c, \\ (l -? \\)
Isaalang-alang ang singaw ng tubig sa ilang mga di-makatwirang dami na katumbas ng \\ (\\ nu \\) mole. Upang matukoy ang lakas ng tunog (V \\), na inookupahan ng halagang ito ng singaw ng tubig, kailangan mong gamitin ang equation ng Klapaireron-Mendeleev:
Sa formula na ito (R \\) ay isang unibersal na gas constant, katumbas ng 8.31 J / (Mol · K). Ang presyon ng saturated water vapor \\ (p \\) sa temperatura ng 100 ° C ay 100 kPa, ito ay isang kilalang katotohanan, at dapat malaman ng bawat estudyante.
Upang matukoy ang dami ng mga molecule ng singaw ng tubig (n \\), ginagamit namin ang sumusunod na formula:
Dito \\ (n_a \\) ay ang bilang ng avogadro, katumbas ng 6.023 · 10 23 1 / mol.
Pagkatapos ang bawat molecule account para sa volume cube \\ (v_0 \\), malinaw naman tinutukoy ng formula:
\\ [(V_0) \u003d \\ frac (v) (n) \\]
\\ [(V_0) \u003d \\ frac ((\\ nu rt)) ((p \\ nu (n_a))) \u003d \\ frac ((rt)) ((p (n_a))) \\]
Ngayon tingnan ang tsart sa gawain. Ang bawat molekula ay may kondisyon sa kubo nito, ang distansya sa pagitan ng dalawang molecule ay maaaring mag-iba mula sa 0 hanggang \\ (2d \\), kung saan ang \\ (D \\) ay ang haba ng gilid ng kubo. Ang average na distansya \\ (l \\) ay katumbas ng haba ng gilid ng Cuba \\ (D \\):
Ang haba ng gilid \\ (d \\) ay matatagpuan tulad nito:
Bilang resulta, makakakuha tayo ng gayong pormula:
Isinasalin namin ang temperatura sa Kelvin scale at isaalang-alang ang sagot:
Kung hindi mo maintindihan ang solusyon at mayroon kang ilang uri ng tanong o nakakita ka ng isang error, pagkatapos ay matapang na iwanan ang komento sa ibaba.
Maraming phenomena ng kalikasan ang nagpapahiwatig ng isang magulong kilusan ng microparticles, molecule at atoms ng bagay. Ang mas mataas na temperatura ng sangkap, mas matindi ang kilusan. Samakatuwid, ang init ng katawan ay isang pagmuni-muni ng disorderly kilusan ng mga bahagi ng mga molecule at atoms nito.
Ang patunay na ang lahat ng atoms at molecules ng mga sangkap ay patuloy at hindi maayos na paggalaw, maaaring maglingkod bilang pagsasabog - ang interpenetration ng mga particle ng isang sangkap sa isa pa (tingnan ang Larawan 20a). Kaya, ang amoy ay mabilis na nalalapat sa silid kahit na sa kawalan ng kilusan ng hangin. Ang isang drop ng tinta mabilis na ginagawang ang buong salamin na may tubig uniformly itim, bagaman ito ay tila na ang lakas ng gravity ay dapat makatulong sa sakit sa isang baso lamang sa direksyon mula sa itaas. Ang pagsasabog ay maaaring napansin sa mga solidong katawan, kung pinindot mo ang mga ito nang mahigpit sa isa't isa at umalis nang mahabang panahon. Ang diffusion phenomenon ay nagpapakita na ang microparcicles ng mga sangkap ay may kakayahang spontaneously ilipat sa lahat ng mga direksyon. Ang ganitong kilusan ng microparticles ng sangkap, pati na rin ang mga molecule at atoms nito, ay tinatawag na kanilang thermal motion.
Malinaw, ang lahat ng mga molecule ng tubig sa salamin ay gumagalaw kahit na walang tinta drop sa ito. Lamang, ang diffusion tinta ay gumagawa ng thermal kilusan ng molecule na kapansin-pansin. Ang isa pang kababalaghan, na nagbibigay-daan upang obserbahan ang thermal motion at kahit na suriin ang mga katangian nito, maaaring maglingkod sa brownian kilusan, na tinatawag na magulong kilusan ng anumang pinakamaliit na particle sa isang ganap na kalmado likido nakikita sa isang mikroskopyo. Brownian, ito ay pinangalanang matapos ang Ingles Nerd R. Brown, na noong 1827, isinasaalang-alang ang kontrobersyal na kontrobersya ng isa sa mga halaman sa mikroskopyo, natuklasan na sila ay patuloy at chaotically ilipat.
Kinumpirma ng pagmamasid ni Browna ang maraming iba pang mga siyentipiko. Ito ay naka-out na ang kilusan ng brownian ay hindi nauugnay sa alinman sa mga daluyan sa isang likido o unti-unting pagsingaw nito. Ang pinakamaliit na mga particle (sila ay tinatawag ding brownian), bilang buhay, at ang "sayaw" na mga particle na pinabilis sa pagpainit ng likido at may pagbawas sa laki ng maliit na butil at, sa kabaligtaran, pinabagal kapag pinapalitan ang tubig sa isang mas malapot na daluyan. Ang kilusang brownian ay lalo na kapansin-pansin kapag siya ay naobserbahan sa Gaza, halimbawa, pinapanood ang mga bahagi ng usok o mga droplet ng fog sa hangin. Ang kahanga-hangang kababalaghan na ito ay hindi kailanman tumigil, at maaaring sundin ito kung gaano katagal.
Ang paliwanag ng kilusang brownian ay ibinigay lamang sa huling quarter ng XIX century, kapag maraming mga siyentipiko ay naging malinaw na ang paggalaw ng brownian particle ay sanhi ng disorderly blows ng molecules ng daluyan (likido o gas) gumaganap thermal paggalaw ( tingnan ang Larawan 20b). Sa karaniwan, ang mga molecule ng daluyan ay nakakaapekto sa brownian na butil mula sa lahat ng panig na may pantay na puwersa, gayunpaman, ang mga welga na ito ay hindi kailanman nagpapantay sa isa't isa, at bilang isang resulta, ang bilis ng brownian particle ay nagbabago nang random sa magnitude at direksyon. Samakatuwid, ang brownian particle ay gumagalaw sa isang path ng zigzag. Kasabay nito, mas maliit ang mga sukat at ang masa ng brownian na butil, ang mas kapansin-pansin na paggalaw nito ay nagiging.
Noong 1905, nilikha ni Einstein ang teorya ng kilusang Brownian, na naniniwala na sa bawat ibinigay na punto sa oras na ang acceleration ng brownian na maliit na butil ay depende sa bilang ng mga banggaan sa mga molecule sa daluyan, at samakatuwid ay depende ito sa bilang ng mga molecule sa ang medium volume unit, ibig sabihin Mula sa bilang ng Avogadro. Dinala ni Einstein ang formula kung saan posible na kalkulahin kung paano ang average na parisukat ng paggalaw ng brownian particle ay nagbabago sa oras, kung alam mo ang temperatura ng daluyan, ang lagkit nito, ang laki ng maliit na butil at ang bilang ng Avogadro, na pa rin hindi alam sa oras na iyon. Ang katarungan ng teorya na ito ni Einstein ay nakumpirma na eksperimento J. Perenom, na una at natanggap ang halaga ng nogadro number. Kaya, ang pagtatasa ng kilusang brownian ay naglatag ng mga pundasyon ng modernong molekular-kinetic theory ng istraktura ng sangkap.
Mga tanong para sa pag-uulit:
· Ano ang pagsasabog, at paano ito nauugnay sa thermal motion of molecules?
· Ano ang tinatawag na brownian movement, at ito ay thermal?
· Paano nagbabago ang likas na katangian ng brownian movement kapag nagpainit?
Larawan. 20. (a) - Sa itaas na bahagi, ang mga molecule ng dalawang magkakaibang gas ay ipinapakita, na pinaghihiwalay ng isang partisyon, na inalis (tingnan ang mas mababang bahagi), pagkatapos ay nagsisimula ang pagsasabog; (b) Sa kaliwang bahagi, ang isang eskematiko na representasyon ng brownian na butil (asul), na napapalibutan ng mga molecule ng daluyan, mga banggaan na kung saan ang particle movement ay sanhi (tingnan ang tatlong mga tilura ng maliit na butil).
§ 21. Intermolecular Forces: Ang istraktura ng gaseous, likido at solid na katawan
Kami ay bihasa sa katotohanan na ang likido ay maaaring pagbuhos mula sa isang daluyan papunta sa isa pa, at mabilis na pinunan ng gas ang buong dami na ibinigay dito. Ang tubig ay maaaring dumaloy lamang sa kahabaan ng kama ng ilog, at hindi alam ng hangin ang mga hangganan dito. Kung ang gas ay hindi naghahangad na kunin ang lahat ng espasyo sa paligid, kami ay naghihirap, dahil Kinuha namin ang carbon dioxide ay maipon tungkol sa amin, nang hindi binibigyan kami ng hininga ng sariwang hangin. Oo, at ang mga kotse ay malapit nang huminto sa parehong dahilan, dahil Para sa pagkasunog ng gasolina, kailangan din nila ng oxygen.
Bakit ang gas, hindi katulad ng likido, pinunan ang buong dami na ibinigay nito? Sa pagitan ng lahat ng mga molecule mayroong intermolecular pwersa ng pagkahumaling, ang magnitude na kung saan ay napakabilis na bumabagsak sa pagtanggal ng mga molecule mula sa bawat isa, at samakatuwid sa isang distansya na katumbas ng ilang diameters ng mga molecule, hindi sila nakikipag-ugnayan sa lahat. Madaling ipakita na ang distansya sa pagitan ng mga katabing gas molecule ay maraming beses na higit pa kaysa sa likido. Paggamit ng formula (19.3) at pag-alam ng density ng hangin (R \u003d 1.29 kg / m3) sa presyur sa atmospera at ang molar mass nito (0.029 kg / mol), maaaring kalkulahin ng isang average na distansya sa pagitan ng mga molecule ng hangin, na katumbas ng 6.1. 10- 9 m, na dalawampung beses ang distansya sa pagitan ng mga molecule ng tubig.
Kaya, sa pagitan ng fluid molecules, na matatagpuan halos malapit sa bawat isa, ang mga pwersa ng atraksyon, na pumipigil sa mga molecule na lumipad sa iba't ibang direksyon. Sa kabaligtaran, ang hindi gaanong pwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga molecule ng gas ay hindi nakapagpapatuloy sa kanila, at samakatuwid ang mga gas ay maaaring palawakin, pagpuno ng buong dami na ibinigay sa kanila. Sa pagkakaroon ng mga pwersang pang-akit sa intermolecular, maaari mong tiyakin, paglalagay ng isang simpleng karanasan - upang pindutin ang bawat isa ng dalawang lead bar. Kung ang ibabaw ng contact ay sapat na makinis, pagkatapos ay ang mga bar ay mananatili sa paligid, at sila ay malubhang naka-disconnect.
Gayunpaman, ang mga intermolecular strength ng atraksyon ay hindi maaaring ipaliwanag ang lahat ng mga pagkakaiba sa pagitan ng mga katangian ng gaseous, likido at solids. Bakit, halimbawa, bawasan ang dami ng likido o matatag na katawan na napakahirap, at pinipigilan ang air ball na medyo madali? Ipinaliwanag ito sa pamamagitan ng katotohanan na sa pagitan ng mga molecule ay hindi lamang ang lakas ng pagkahumaling, kundi pati na rin ang intermolecular pushing pwersa na kumikilos kapag ang mga electronic shell ng atoms ng kalapit na mga molecule ay nagsimulang magsanib. Ito ang mga repulsiyon na pumipigil sa isang molekula na tumagos sa dami na inookupahan ng isa pang molekula.
Kapag ang mga panlabas na pwersa ay hindi kumikilos sa likido o matatag na katawan, ang distansya sa pagitan ng kanilang mga molecule ay (tingnan ang R0 sa fig.21a), kung saan ang mga nagresultang pwersa ng pagkahumaling at pag-urong ay zero. Kung susubukan mong bawasan ang dami ng katawan, ang distansya sa pagitan ng mga molecule ay nabawasan, at ang nagresultang mas mataas na salungat na pwersa ay nagsisimula upang gumana sa squeezing body. Sa kabaligtaran, kapag makunat ang katawan, ang mga umuusbong na lakas ng pagkalastiko ay nauugnay sa kamag-anak na paglago ng mga pwersang pang-akit, dahil Sa distansya ng mga molecule mula sa bawat isa, ang lakas ng pag-urong ay bumaba nang mas mabilis kaysa sa lakas ng pagkahumaling (tingnan ang Fig.21a).
Ang mga molecule ng gas ay nasa mga distansya sa sampu-sampung beses na malaki kaysa sa kanilang mga sukat, bilang isang resulta ng kung saan ang mga molecule ay hindi nakikipag-ugnayan sa bawat isa, at samakatuwid gas ay mas madali upang i-compress kaysa sa mga likido at solid na katawan. Ang mga gas ay walang anumang tiyak na istraktura at isang hanay ng paglipat at nakatagpo ng mga molecule (tingnan ang Larawan 21b).
Ang likido ay isang kumbinasyon ng mga molecule, halos malapit sa isa't isa (tingnan ang Larawan 21b). Pinapayagan ng thermal motion ang fluid molecule paminsan-minsan upang baguhin ang mga kapitbahay nito, tumatalon mula sa isang lugar papunta sa isa pa. Ipinaliliwanag nito ang pagkalikido ng mga likido.
Ang mga atomo at mga molecule ng mga solidong katawan ay pinagkaitan ng posibilidad na baguhin ang kanilang mga kapitbahay, at ang kanilang thermal movement ay maliit lamang na oscillations tungkol sa posisyon ng mga kalapit na atomo o mga molecule (tingnan ang Larawan 21g). Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga atomo ay maaaring humantong sa ang katunayan na ang solid na substansiya ay nagiging isang kristal, at ang mga atoms sa ito sakupin ang mga posisyon sa mga node ng kristal sala-sala. Dahil ang mga molecule ng mga solidong katawan ay hindi lumilipat sa mga kapitbahay, ang mga katawan na ito ay nagpapanatili ng kanilang hugis.
Mga tanong para sa pag-uulit:
· Bakit hindi nakakaakit ang mga molecule ng gas?
· Anong mga katangian ng katawan ang tumutukoy sa mga pwersang pang-intermolecular pushing at atraksyon?
· Paano ipinapaliwanag ng likidong likido?
· Bakit ang lahat ng solidong katawan ay nagliligtas sa kanilang hugis?
§ 22. Perpektong gas. Ang pangunahing equation ng molekular-kinetic gases teorya.
