« ფიზიკა - კლასი 10 "

დაიმახსოვრე რა არის ფიზიკური მოდელი.
შესაძლებელია თუ არა ერთი მოლეკულის სიჩქარის დადგენა?

იდეალური გაზი.

ჩვეულებრივ წნევაზე გაზისას მოლეკულებს შორის მანძილი ბევრჯერ აღემატება მათ ზომას. ამ შემთხვევაში, მოლეკულების ურთიერთქმედების ძალები უმნიშვნელოა და მოლეკულების კინეტიკური ენერგია ბევრად აღემატება ურთიერთქმედების პოტენციურ ენერგიას. გაზის მოლეკულები შეიძლება წარმოვიდგინოთ როგორც მატერიალური წერტილები ან ძალიან მცირე მყარი ბურთულები. Მაგივრად ნამდვილი გაზი, მოლეკულებს შორის, რომელთა ურთიერთქმედების ძალები მოქმედებენ, ჩვენ განვიხილავთ მას მოდელი - იდეალური გაზი.

იდეალური გაზიარის გაზის თეორიული მოდელი, რომელიც არ ითვალისწინებს მოლეკულების ზომას (ისინი განიხილება როგორც მატერიალური წერტილები) და მათი ურთიერთქმედება ერთმანეთთან (გარდა პირდაპირი შეჯახების შემთხვევებისა).

ბუნებრივია, როდესაც იდეალური გაზის მოლეკულები ეჯახებიან, მათზე მოქმედებს მოგერიებული ძალა. მას შემდეგ, რაც ჩვენ შეგვიძლია განვიხილოთ გაზის მოლეკულები მოდელის მიხედვით, როგორც მატერიალური წერტილები, ჩვენ უგულებელვყოფთ მოლეკულების ზომას, იმის გათვალისწინებით, რომ მათი მოცულობა გაცილებით ნაკლებია ვიდრე გემის მოცულობა.

ფიზიკურ მოდელში მხედველობაში მიიღება მხოლოდ რეალური სისტემის ის თვისებები, რომელთა გათვალისწინებაც აბსოლუტურად აუცილებელია ამ სისტემის ქცევის შესწავლილი კანონზომიერებების ახსნისათვის.

არცერთ მოდელს არ შეუძლია გადასცეს სისტემის ყველა თვისება. ახლა ჩვენ უნდა მოვაგვაროთ პრობლემა: გამოვთვალოთ იდეალური გაზის წნევა ჭურჭლის კედლებზე მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის გამოყენებით. ამ ამოცანისთვის იდეალური გაზის მოდელი საკმაოდ დამაკმაყოფილებელი აღმოჩნდება. ეს იწვევს შედეგებს, რომლებიც გამოცდილებით დასტურდება.

გაზის წნევა მოლეკულურ კინეტიკურ თეორიაში.

მოდით გაზი იყოს დახურულ კონტეინერში. წნევის საზომი გვიჩვენებს გაზის წნევას p 0. როგორ წარმოიქმნება ეს ზეწოლა?

თითოეული გაზის მოლეკულა, რომელიც ეჯახება კედელს, მასზე მოქმედებს გარკვეული ძალით მოკლე დროში. კედელზე შემთხვევითი ზემოქმედების შედეგად წნევა სწრაფად იცვლება დროთა განმავლობაში, დაახლოებით როგორც ეს ნაჩვენებია ნახაზზე 9.1. ამასთან, ცალკეული მოლეკულების ზემოქმედებით გამოწვეული მოქმედებები იმდენად სუსტია, რომ მათ წნევის ლიანდაგი არ აფიქსირებს. წნევის საზომი აღწერს დროის საშუალო ძალას, რომელიც მოქმედებს მისი მგრძნობიარე ელემენტის - მემბრანის ზედაპირის ფართობის თითოეულ ერთეულზე. წნევის მცირე ცვლილებების მიუხედავად, წნევის საშუალო მნიშვნელობა p 0 პრაქტიკულად საკმაოდ განსაზღვრული მნიშვნელობა გამოდის, ვინაიდან კედელზე ბევრი ზემოქმედებაა და მოლეკულების მასები ძალიან მცირეა.

საშუალო წნევას აქვს გარკვეული მნიშვნელობა გაზსა და სითხეში. მაგრამ ამ საშუალოდან ყოველთვის არის მცირე შემთხვევითი გადახრები. რაც უფრო მცირეა სხეულის ზედაპირის ფართობი, მით უფრო შესამჩნევია ამ მხარეზე მოქმედი წნევის ძალის ფარდობითი ცვლილებები. მაგალითად, თუ სხეულის ზედაპირის მონაკვეთს აქვს მოლეკულის რამდენიმე დიამეტრის წესრიგის ზომა, მაშინ მასზე მოქმედი წნევის ძალა მკვეთრად იცვლება ნულიდან გარკვეულ მნიშვნელობამდე, როდესაც მოლეკულა მოხვდება ამ მონაკვეთზე.

მოლეკულური სიჩქარის კვადრატის საშუალო მნიშვნელობა.

საშუალო წნევის გამოსათვლელად, თქვენ უნდა იცოდეთ მოლეკულების საშუალო სიჩქარის მნიშვნელობა (უფრო ზუსტად, სიჩქარის კვადრატის საშუალო მნიშვნელობა). ეს არ არის ადვილი კითხვა. თქვენ შეჩვეული ხართ იმ ფაქტს, რომ ყველა ნაწილაკს აქვს სიჩქარე. მოლეკულების საშუალო სიჩქარე დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორია ყველა მოლეკულის მოძრაობის სიჩქარე.

რა განსხვავებაა მექანიკაში სხეულის საშუალო სიჩქარის განსაზღვრასა და გაზის მოლეკულების საშუალო სიჩქარის განსაზღვრაში?

თავიდანვე აუცილებელია უარი თქვას გაზის შემადგენელი ყველა მოლეკულის მოძრაობის მიკვლევის მცდელობებზე. ძალიან ბევრი მათგანია და მათი გადატანა ძალიან რთულია. ჩვენ არ გვჭირდება იმის ცოდნა, თუ როგორ მოძრაობს თითოეული მოლეკულა. ჩვენ უნდა გავარკვიოთ რა შედეგამდე მივყავართ გაზის ყველა მოლეკულის მოძრაობას.

გაზის მოლეკულების მთელი ნაკრების მოძრაობის ხასიათი გამოცდილებით არის ცნობილი. მოლეკულები მონაწილეობენ არარეგულარულ (თერმულ) მოძრაობაში. ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერი მოლეკულის სიჩქარე შეიძლება იყოს ძალიან მაღალი და ძალიან დაბალი. მოლეკულების მოძრაობის მიმართულება მუდმივად იცვლება ერთმანეთთან შეჯახებისას.

ცალკეული მოლეკულების სიჩქარე შეიძლება იყოს ნებისმიერი, მაგრამ ამ სიჩქარეების მოდულის საშუალო მნიშვნელობა საკმაოდ განსაზღვრულია.

მომავალში ჩვენ გვჭირდება არა თავად სიჩქარის საშუალო ღირებულება, არამედ სიჩქარის კვადრატი - ფესვის საშუალო კვადრატული სიჩქარე. მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია ამ მნიშვნელობაზე. და მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია, როგორც ჩვენ მალე ვნახავთ, ძალიან მნიშვნელოვანია მთელ მოლეკულურ კინეტიკურ თეორიაში. მოდით აღვნიშნოთ ცალკეული გაზის მოლეკულების სიჩქარის მოდულები υ 1, υ 2, υ 3, ..., υ ნ. სიჩქარის კვადრატის საშუალო მნიშვნელობა განისაზღვრება შემდეგი ფორმულით:

სადაც N არის გაზში მოლეკულების რაოდენობა.

მაგრამ ნებისმიერი ვექტორის მოდულის კვადრატი უდრის მისი პროექციების კვადრატების ჯამს კოორდინირებულ ღერძებზე OX, OY, OZ.

მექანიკის კურსიდან ცნობილია, რომ სიბრტყეზე გადაადგილებისას υ 2 = υ 2 x + υ 2 y. იმ შემთხვევაში, როდესაც სხეული მოძრაობს სივრცეში, სიჩქარის კვადრატი უდრის:

υ 2 = υ 2 x + υ 2 y + υ 2 z. (9.2)

Υ 2 x, υ 2 y და υ 2 z სიდიდეების საშუალო მნიშვნელობები შეიძლება განისაზღვროს ფორმულის გამოყენებით (9.1). პროგნოზების კვადრატების საშუალო და საშუალო მაჩვენებელს შორის არის იგივე ურთიერთობა, როგორც ურთიერთობა (9.2):

მართლაც, თანასწორობა (9.2) მართალია თითოეული მოლეკულისთვის. ცალკეული მოლეკულებისათვის ასეთი თანასწორობის დამატებით და მიღებული განტოლების ორივე მხარეს N მოლეკულების რაოდენობაზე გაყოფით, ჩვენ მივაღწევთ ფორმულას (9.3).

> ყურადღება! ვინაიდან სამი ღერძის მიმართულებები OX, OY და OZ თანაბარია მოლეკულების უწესრიგო მოძრაობის გამო, სიჩქარის პროექციების კვადრატების საშუალო მნიშვნელობები ერთმანეთის ტოლია:

ურთიერთობის გათვალისწინებით (9.4), ჩვენ ვცვლით ფორმულაში (9.3) ნაცვლად და. შემდეგ, სიჩქარის პროექციის საშუალო კვადრატისთვის OX ღერძზე, ჩვენ ვიღებთ

ანუ სიჩქარის პროექციის საშუალო კვადრატი უდრის თავად სიჩქარის საშუალო კვადრატს. მულტიპლიკატორი ჩნდება სივრცის სამგანზომილებიანობის გამო და, შესაბამისად, ნებისმიერი პროექციის სამი პროექციის არსებობის გამო.

მოლეკულური სიჩქარე განსხვავდება შემთხვევით, მაგრამ სიჩქარის საშუალო კვადრატი საკმაოდ განსაზღვრული მნიშვნელობაა.

მოლეკულების მოძრაობის საშუალო სიჩქარე

მოლეკულების გადაადგილების საშუალო სიჩქარე $ \ left \ langle v \ right \ rangle $, რომელიც განისაზღვრება როგორც:

სადაც N არის მოლეკულების რაოდენობა. ან საშუალო სიჩქარე შეიძლება მოიძებნოს შემდეგნაირად:

სადაც $ F \ left (v \ right) = 4 \ pi (\ left (\ frac (m_0) (2 \ pi kT) \ right)) ^ (\ frac (3) (2)) exp \ left (- \ frac (m_0v ^ 2) (2kT) \ მარჯვნივ) v ^ 2 $ არის მოლეკულების განაწილების ფუნქცია სიჩქარის მოდულის მიხედვით, რაც მიუთითებს მოლეკულების ფრაქციაზე სიჩქარეებით, რომლებიც ერთეულში $ dv $ ინტერვალია სიჩქარის გარშემო $ v $ , $ m_0 $ არის მასის მოლეკულები, $ k $ არის ბოლცმანის მუდმივა, T არის თერმოდინამიკური ტემპერატურა. იმისათვის, რომ განვსაზღვროთ, თუ როგორ უკავშირდება მოლეკულის საშუალო სიჩქარე აირის მაკროპარამეტრებს, როგორც ნაწილაკების სისტემას, ჩვენ ვპოულობთ ინტეგრალის მნიშვნელობას (2).

მოდით გავაკეთოთ შემცვლელი:

შესაბამისად:

(4) და (5) (3) –ით შემცვლელი, ვიღებთ:

ჩვენ ვატარებთ ინტეგრაციას ნაწილების მიხედვით, ვიღებთ:

სადაც R არის უნივერსალური გაზის მუდმივი, $ \ mu $ არის გაზის მოლური მასა.

მოლეკულების მოძრაობის საშუალო სიჩქარეს ასევე უწოდებენ მოლეკულების თერმული მოძრაობის სიჩქარეს.

მოლეკულების საშუალო ფარდობითი სიჩქარე:

\ [\ left \ langle v_ (otn) \ right \ rangle = \ sqrt (2) \ sqrt (\ frac (8kT) (\ pi m_0)) = \ sqrt (2) \ left \ langle v \ right \ rangle \ მარცხნივ (7 \ მარჯვნივ). \]

საშუალო კვადრატული სიჩქარე

გაზის მოლეკულების საშუალო კვადრატული სიჩქარე ეწოდება მნიშვნელობას:

\ [\ მარცხნივ \ langle v_ (kv) \ მარჯვნივ \ rangle = \ sqrt (\ frac (1) (N) \ თანხა \ ლიმიტები ^ N_ (i = 1) ((v_i) ^ 2)) \ მარცხნივ (8 \ მარჯვნივ). \]

\ [(\ მარცხნივ \ langle v_ (kv) \ მარჯვნივ \ რანგი) ^ 2 = \ int \ n ლიმიტები ^ (\ infty) _0 (v ^ 2F \ მარცხნივ (v \ მარჯვნივ) dv \ \ მარცხნივ (9 \ მარჯვნივ) ) \]

ინტეგრაციის განხორციელება, რომელიც ინტეგრაციის მსგავსია საშუალო სიჩქარესა და გაზის ტემპერატურას შორის ურთიერთობის მიღებისას, ვიღებთ:

\ [\ left \ langle v_ (kv) \ right \ rangle = \ sqrt (\ frac (3kT) (m_0)) = \ sqrt (\ frac (3RT) (\ mu)) \ left (10 \ right). \ ]

ეს არის გაზის მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის საშუალო კვადრატული სიჩქარე, რომელიც შედის მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითად განტოლებაში:

სადაც $ n = \ frac (N) (V) $ არის მატერიის ნაწილაკების კონცენტრაცია, $ N $ არის მატერიის ნაწილაკების რაოდენობა, V არის მოცულობა.

მაგალითი 1

ამოცანა: დაადგინეთ, როგორ იცვლება იდეალური გაზის მოლეკულების მოძრაობის საშუალო სიჩქარე დიაგრამაში ნაჩვენები პროცესის დროს (ნახ. 1).

მოდით დავწეროთ გამოთქმა გაზის მოლეკულების საშუალო სიჩქარის სახით:

\ [\ left \ langle v \ right \ rangle = \ sqrt (\ frac (8kT) (\ pi m_0)) \ \ left (1.1 \ right) \]

გრაფიკიდან ჩვენ ვხედავთ, რომ $ p \ sim \ rho \ ან \ p = C \ rho, \ $ სადაც C არის გარკვეული მუდმივი.

(1.2) (1.1) -ით ჩანაცვლების შედეგად მივიღებთ:

\ [\ მარცხნივ \ langle v \ მარჯვნივ \ რანგი = \ sqrt (\ frac (8kT) (\ pi m_0)) = \ sqrt (\ frac (8C \ rho) (\ pi n) \ frac (n) (\ rho )) = \ sqrt (\ frac (8C) (\ pi)) \ მარცხნივ (1.3 \ მარჯვნივ) \]

პასუხი: გრაფიკში ნაჩვენები პროცესის დროს მოლეკულების საშუალო სიჩქარე არ იცვლება წნევის მატებასთან ერთად.

მაგალითი 2

ამოცანა: შესაძლებელია თუ არა იდეალური გაზის მოლეკულის ფესვთა საშუალო კვადრატული სიჩქარის გამოთვლა, თუ იცით: გაზის წნევა (p), გაზის მოლური მასა ($ \ mu $) და გაზის მოლეკულების კონცენტრაცია (n)?

ჩვენ ვიყენებთ გამოთქმას $ \ left \ langle v_ (kv) \ right \ rangle: $

\ [\ left \ langle v_ (kv) \ right \ rangle = \ sqrt (\ frac (3RT) (\ mu)) \ left (2.1 \ right). \]

გარდა ამისა, მენდელეევიდან - კლიპერონის განტოლება და იმის ცოდნა, რომ $ \ frac (m) (\ mu) = \ frac (N) (N_A) $:

ჩვენ ვყოფთ (2.2) –ის მარჯვენა და მარცხენა მხარეებს V– ზე, ვიცოდეთ რომ $ \ frac (N) (V) = n $ ვიღებთ:

Rms სიჩქარის (2.1) გამოთქმაში (2.3) ჩანაცვლება გვაქვს:

\ [\ left \ langle v_ (kv) \ right \ rangle = \ sqrt (\ frac (3pN_A) (\ mu n)) \ \ მარცხენა (2.4 \ მარჯვნივ). \]

პასუხი: პრობლემის განცხადებაში მითითებული პარამეტრებისათვის გაზის მოლეკულების ძირეული საშუალო კვადრატული სიჩქარის გამოთვლა შესაძლებელია ფორმულის გამოყენებით $ \ left \ langle v_ (kv) \ right \ rangle = \ sqrt (\ frac (3pN_A) ( \ mu n)). $

"მოლეკულური ფიზიკის კანონები" - მატერიის სამი მდგომარეობა. გაზის წნევა. კუბის მოცულობა. აბსოლუტური ტემპერატურა. დიფუზია. ნივთიერების ერთი მოლის მასა. დნმ -ის მოლეკულა. მოლეკულური ურთიერთქმედება. სხეულის სითბოს ხარისხი. მოლეკულების მასა და ზომა. მყარი სხეულები. მოლეკულების დიამეტრის განსაზღვრა. გაზის კანონები. სითხეები. გაზები. გაზის მოლეკულების სიჩქარის განსაზღვრა.

ატომები და მოლეკულები - ინგლისელი ფიზიკოსი ჯონ რეილი (1842 - 1919). დიახ არა ზოგი დასაშვებია და ზოგიც არა. ნახშირბადის ატომები. სამყაროში: წყალბადის ატომები, ჰელიუმის ატომები (99%). ბირთვი შედგება ნაწილაკებისგან: პროტონები და ნეიტრონები. 1. წყალბადის მოლეკულა. დედამიწის მოსახლეობა. ნივთიერება შედგება უზარმაზარი რაოდენობის წვრილ ნაწილაკებისგან. 2. ჟანგბადის მოლეკულა.

"თეორია მოლეკულურ ფიზიკაში" - იზოთერმული შეკუმშვა. ბოლცმანის განაწილება. სხეულების ერთობლიობა, რომლებიც ქმნიან მაკროსკოპულ სისტემას. გაზის ერთიანი კანონი (კლაპეირონის კანონი). ნორმალური პირობები. სამაცივრე მანქანა. ნულის ტოლობა ითვლება ყველაზე სავარაუდო. იზობარი. ტემპერატურა მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება.

"მოლეკულების მასა და ზომა" - მოლეკულა. მოლეკულური მასები. ნივთიერების რაოდენობა. მოლეკულების მასა და ზომა. მასწავლებელი. ყველაზე პატარა მოლეკულა. ზეთის ფენის მოცულობა. იპოვნეთ ფორმულები. მოლეკულების რაოდენობა. სინქვინი. მოლეკულების ფოტოები. მოლეკულის ზომა. ავოგადროს მუდმივი. ამოცანების ამოხსნა.

"მოლეკულური ფიზიკა" - მოლეკულები შემთხვევით მოძრაობენ. მოლეკულური ფიზიკა. მდგომარეობის იდეალური გაზის განტოლება. ყველა ნივთიერება შედგება მოლეკულებისგან, რომლებიც დაშორებულია ერთმანეთისგან. P = const; იზობარული პროცესი. T = const; იზოთერმული პროცესი. MKT– ის ძირითადი განტოლება გაზებისთვის. ამრიგად, ტემპერატურა. k - ბოლცმანის მუდმივი = 1.38 * 10-23 J / K.

"მოლეკულების მოწყობა" - ყინული. მოლეკულებს შორის ხარვეზები მცირეა, მაგრამ მიზიდულობა მცირეა და ფორმა არ არის დაცული. მოდით გავაკეთოთ ექსპერიმენტი. დიდი მანძილი მოლეკულებს შორის. ცვილი. ოზონი. რა თვისებები აქვს გაზებს? ოქრო. ნივთიერება. მოლეკულების დარღვეული მოწყობა. ძალიან ძლიერი ურთიერთქმედებაა მოლეკულებს შორის. კრისტალური ნივთიერებები.

სულ 21 პრეზენტაციაა

მოლეკულური ფიზიკა

მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის საფუძვლები

1. მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი დებულებები, მატერიის სტრუქტურა MKT– ის თვალსაზრისით.

2. რას ჰქვია ატომი? მოლეკულა?

3. რას ჰქვია ნივთიერების რაოდენობა? რა არის მისი ერთეული (მიეცით განმარტება)?

4. რას ეწოდება მოლური მასის მოლური მოცულობა?

5. როგორ შეიძლება განისაზღვროს მოლეკულების მასა; მოლეკულური ზომა - რა არის მოლეკულების სავარაუდო მასა და ზომა?

6. აღწერეთ ICB– ის ძირითადი დებულებების დამადასტურებელი ექსპერიმენტები.

7. რას ჰქვია იდეალური გაზი? რა პირობები უნდა აკმაყოფილებდეს მას? რა პირობებშია ახლომახლო რეალური გაზი თავისი თვისებებით?

8. ჩამოწერეთ ფორმულები საშუალო არითმეტიკული სიჩქარისთვის, ფესვის საშუალო კვადრატული სიჩქარისთვის.

9. რას ადასტურებს დიფუზიური ექსპერიმენტები? ბრაუნის მოძრაობა? ახსენით ისინი ICT საფუძველზე

10. რას ადასტურებს შტერნის გამოცდილება? MKT- ის საფუძველზე ახსენით.

11. MKT– ის ძირითადი განტოლების გამოყვანა და ფორმულირება. რა დაშვებებით ხდება MKT ძირითადი განტოლების გამოყვანა.

12. რა ახასიათებს სხეულის ტემპერატურას?

13. დალტონის, ბოილ მარიოტის, გეი ლუსაკის, ჩარლზის კანონების ფორმულირება და მათემატიკური ჩაწერა.

14. რა არის აბსოლუტური ნულოვანი ტემპერატურის ფიზიკური არსი? ჩაწერეთ ურთიერთობა აბსოლუტურ ტემპერატურასა და ცელსიუს ტემპერატურას შორის. შესაძლებელია თუ არა აბსოლუტური ნულის მიღწევა, რატომ?

15. როგორ ავხსნათ გაზის წნევა MKT- ის თვალსაზრისით? რაზეა დამოკიდებული?

16. რას აჩვენებს ავოგადროს მუდმივი? რა არის მისი მნიშვნელობა?

17. რა არის უნივერსალური გაზის მუდმივის მნიშვნელობა?

18. რა არის ბოლცმანის მუდმივის მნიშვნელობა?

19. დაწერე მენდელეევი - კლაპეირონის განტოლება. რა რაოდენობითაა ფორმულა?

20. ჩაწერეთ კლაპეირონის განტოლება. რა რაოდენობითაა ფორმულა?

21. რას ეწოდება ნაწილობრივი გაზის წნევა?

22. რასაც ჰქვია იზოპროცესი, რომელიც იცით თქვენ.

23. იდეალური აირის კონცეფცია, განმარტება, შინაგანი ენერგია.

24. გაზის პარამეტრები. გაზის ერთიანი კანონის დასკვნა.

25. მენდელეევი-კლაპეირონის განტოლების წარმოება.

26. რას ჰქვია: ნივთიერების მოლური მასა, ნივთიერების რაოდენობა, ნივთიერების შედარებითი ატომური მასა, სიმკვრივე, კონცენტრაცია, სხეულის აბსოლუტური ტემპერატურა? რა ერთეულებში იზომება ისინი?

27. გაზის წნევა. წნევის ერთეულები SI- ში. ფორმულა. წნევის გაზომვის ინსტრუმენტები.

28. აღწერეთ და აუხსენით ორი ტემპერატურული მასშტაბი: თერმოდინამიკური და პრაქტიკული.

30. ჩამოაყალიბეთ კანონები, რომლებიც აღწერს ყველა სახის იზოპროცესებს?

31. დავხატოთ იდეალური გაზის სიმკვრივის ნაკვეთი თერმოდინამიკური ტემპერატურის წინააღმდეგ იზოქორიული პროცესისთვის.

32. დავხატოთ იდეალური აირის სიმკვრივის ნაკვეთი თერმოდინამიკური ტემპერატურის წინააღმდეგ იზობარული პროცესისთვის.

33. რა განსხვავებაა კლაპეირონ-მენდელეევის განტოლებასა და კლაპეირონის განტოლებას შორის?

34. ჩამოწერეთ იდეალური აირის საშუალო კინეტიკური ენერგიის ფორმულა.

35. მოლეკულების თერმული მოძრაობის საშუალო კვადრატული სიჩქარე.

36. მოლეკულების ქაოტური მოძრაობის საშუალო სიჩქარე.

2. ნაწილაკებს, რომლებიც ქმნიან ნივთიერებებს, ეწოდება მოლეკულები. მოლეკულების ნაწილაკებს ატომები ეწოდება.

3. რაოდენობას, რომელიც განსაზღვრავს მოლეკულების რაოდენობას ნივთიერების მოცემულ ნიმუშში, ეწოდება ნივთიერების რაოდენობა. ერთი მოლი არის ნივთიერების რაოდენობა, რომელიც შეიცავს იმდენ მოლეკულას, რამდენია ნახშირბადის ატომი 12 გრამ ნახშირბადში.

4. ნივთიერების მოლური მასა - ნივთიერების ერთი მოლის მასა (გ / მოლი) მოლური მოცულობა - ნივთიერების ერთი მოლის მოცულობა, მნიშვნელობა, რომელიც მიიღება მოლური მასის სიმკვრივეზე გაყოფით.

5. იცოდეთ მოლური მასა, შეგიძლიათ გამოთვალოთ ერთი მოლეკულის მასა: m0 = m / N = m / vNA = M / NA მოლეკულის დიამეტრი ითვლება მინიმალურ მანძილზე, რომლითაც უკუცემული ძალები მათ მიახლოების საშუალებას აძლევენ. თუმცა, მოლეკულის ზომის კონცეფცია პირობითია. საშუალო მოლეკულური ზომაა დაახლოებით 10-10 მ.

7. იდეალური გაზი არის რეალური გაზის მოდელი, რომელსაც აქვს შემდეგი თვისებები:
მოლეკულები უმნიშვნელოა მათ შორის საშუალო მანძილთან შედარებით
მოლეკულები იქცევიან პატარა მყარი ბურთულების მსგავსად: ისინი ელასტიკურად ეჯახებიან ერთმანეთს და გემის კედლებთან, მათ შორის სხვა ურთიერთქმედება არ არსებობს.

მოლეკულები უწყვეტ ქაოტურ მოძრაობაშია. ყველა გაზები არც თუ ისე მაღალ წნევაზე და არც ძალიან დაბალ ტემპერატურაზე ახლოს არიან თავიანთი თვისებებით იდეალურ გაზთან. მაღალი წნევის დროს გაზის მოლეკულები იმდენად მჭიდროდ უახლოვდება, რომ მათი ზომების იგნორირება შეუძლებელია. ტემპერატურის შემცირებით, მოლეკულების კინეტიკური ენერგია მცირდება და მათი პოტენციური ენერგიის შედარება ხდება; ამიტომ, დაბალ ტემპერატურაზე, პოტენციური ენერგიის უგულებელყოფა შეუძლებელია.

მაღალი წნევის და დაბალი ტემპერატურის დროს გაზი არ შეიძლება ჩაითვალოს იდეალურად. ამ გაზს ქვია ნამდვილი(ნამდვილი გაზის ქცევა აღწერილია კანონებით, რომლებიც განსხვავდება იდეალური აირისგან.)

მოლეკულების ფესვის საშუალო კვადრატული სიჩქარე არის გაზის განხილული რაოდენობის ყველა მოლეკულის სიჩქარის მოდულების ფესვის საშუალო კვადრატული მნიშვნელობა

და თუ გაზის უნივერსალურ მუდმივას დავწერთ, როგორ და ერთი მოლური მასისთვის, მივაღწევთ წარმატებას?

ფორმულაში ჩვენ გამოვიყენეთ:

მოლეკულების საშუალო კვადრატული სიჩქარე

ბოლცმანის მუდმივი

ტემპერატურა

ერთი მოლეკულის მასა

უნივერსალური გაზის მუდმივი

Მოლური მასა

ნივთიერების რაოდენობა

მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგია

ავოგადროს ნომერი

მოლეკულების საშუალო არითმეტიკული სიჩქარე განისაზღვრება ფორმულით

სად M -ნივთიერების მოლური მასა.

9. ბრაუნის მოძრაობა.ერთხელ 1827 წელს ინგლისელმა მეცნიერმა რ. ბრაუნმა, რომელიც შეისწავლა მცენარეები მიკროსკოპით, აღმოაჩინა ძალიან უჩვეულო ფენომენი. წყალზე მცურავი სპორები (ზოგიერთი მცენარის მცირე თესლი) ყოველგვარი აშკარა მიზეზის გამო გადაადგილდა ნახტომითა და საზღვრებით. ბრაუნი უყურებდა ამ მოძრაობას (იხ. ფიგურა) რამდენიმე დღის განმავლობაში, მაგრამ ვერ ელოდა მის გაჩერებას. ბრაუნი მიხვდა, რომ საქმე ჰქონდა მეცნიერებისათვის უცნობ ფენომენთან, ამიტომ იგი ძალიან დეტალურად აღწერა. ამის შემდეგ, ფიზიკოსებმა ამ ფენომენს დაარქვეს აღმომჩენის სახელი - ბრაუნის მოძრაობა.

ბრაუნის მოძრაობის ახსნა შეუძლებელია, თუ არა დავუშვათრომ წყლის მოლეკულები ქაოტურ, დაუსრულებელ მოძრაობაშია. ისინი ეჯახებიან ერთმანეთს და სხვა ნაწილაკებს. სპორებს ეჯახება, მოლეკულები იწვევენ მათ ნახტომის მსგავს მოძრაობებს, რასაც ბრაუნი აკვირდებოდა მიკროსკოპის საშუალებით. და რადგან მოლეკულები არ ჩანს მიკროსკოპში, სპორების მოძრაობა ბრაუნს არაგონივრული ეჩვენა.

დიფუზია

როგორ ავხსნათ ამ ფენომენების დაჩქარება? მხოლოდ ერთი ახსნა აქვს: სხეულის ტემპერატურის ზრდა იწვევს მისი შემადგენელი ნაწილაკების მოძრაობის სიჩქარის ზრდას.

მაშ, რა არის დასკვნები ექსპერიმენტებიდან? ნივთიერებების ნაწილაკების დამოუკიდებელი მოძრაობა შეინიშნება ნებისმიერ ტემპერატურაზე.თუმცა, ტემპერატურის მატებასთან ერთად ნაწილაკების მოძრაობა აჩქარდება, რაც იწვევს მათ გაზრდას კინეტიკური ენერგია... შედეგად, ეს უფრო "ენერგიული" ნაწილაკები აჩქარებს დიფუზიის ნაკადს, ბრაუნის მოძრაობას და სხვა მოვლენებს, როგორიცაა დაშლა ან აორთქლება.

10. შტერნის გამოცდილება- ექსპერიმენტი, რომელშიც ექსპერიმენტულად იზომება მოლეკულების სიჩქარე. დადასტურდა, რომ აირის სხვადასხვა მოლეკულებს აქვთ განსხვავებული სიჩქარე და მოცემულ ტემპერატურაზე ჩვენ შეგვიძლია ვისაუბროთ მოლეკულების განაწილებაზე სიჩქარეებისა და მოლეკულების საშუალო სიჩქარის მიხედვით.

მოდით დავაყენოთ ჩვენი ამოცანა: გაზის მოლეკულების მოძრაობისა და ურთიერთქმედების გამარტივებული კონცეფციების გამოყენებით გამოვხატოთ გაზის წნევა მოლეკულის დამახასიათებელი რაოდენობების მიხედვით.

განვიხილოთ სპირალურ და მოცულობით სფერულ მოცულობაში ჩაკეტილი გაზი. გაზის მოლეკულების შეჯახებისგან აბსტრაქციისას, ჩვენ გვაქვს უფლება მივიღოთ თითოეული მოლეკულის მოძრაობის შემდეგი მარტივი სქემა.

მოლეკულა მოძრაობს სწორი ხაზით და თანაბრად ურტყამს ჭურჭლის კედელს გარკვეული სიჩქარით და იძირება მასზე კუთხის ტოლი კუთხის ტოლი (სურ. 83). ყველა დროის ერთიდაიგივე სიგრძის აკორდების გავლით, მოლეკულა 1 წამში ხვდება ჭურჭლის კედელს. ყოველი ზემოქმედებისას, მოლეკულის იმპულსი იცვლება (იხ. გვერდი 57). იმპულსის ცვლილება 1 წამში უდრის

ჩვენ ვხედავთ, რომ შემთხვევის კუთხე შემცირდა. თუ მოლეკულა კედელს ურტყამს მწვავე კუთხით, მაშინ დარტყმები იქნება ხშირი, მაგრამ სუსტი; 90 ° -თან ახლოს მდებარე კუთხის დაცემისას მოლეკულა კედელს უფრო იშვიათად, მაგრამ უფრო ძლიერად მოხვდება.

იმპულსის ცვლილება მოლეკულის კედელთან შეჯახებისას ხელს უწყობს გაზის წნევის მთლიან ძალას. შესაძლებელია მივიღოთ, მექანიკის ძირითადი კანონის შესაბამისად, რომ წნევის ძალა არაფერია

სხვაგვარად, როგორც ყველა მოლეკულის იმპულსის ცვლილება, რომელიც ხდება ერთ წამში: ან, მუდმივი ტერმინის ამოღება ფრჩხილებში,

მოდით, გაზი შეიცავს მოლეკულებს, მაშინ შეგვიძლია გავითვალისწინოთ მოლეკულური სიჩქარის საშუალო კვადრატი, რომელიც განისაზღვრება ფორმულით

წნევის ძალის გამოთქმა ახლა მოკლედ დაიწერება:

გაზის წნევას ვიღებთ ძალის გამოხატვის დაყოფით სფეროს ფართობზე. მივიღებთ

ჩანაცვლებით მივიღებთ შემდეგ საინტერესო ფორმულას:

ამრიგად, გაზის წნევა პროპორციულია გაზის მოლეკულების რაოდენობისა და გაზის მოლეკულის მთარგმნელობითი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის საშუალო მნიშვნელობისა.

ჩვენ მივედით ყველაზე მნიშვნელოვან დასკვნამდე მიღებული განტოლების გაზის მდგომარეობის განტოლებასთან შედარებით. თანასწორობის მარჯვენა მხარის შედარება მეტყველებს იმაზე

ანუ მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის საშუალო კინეტიკური ენერგია დამოკიდებულია მხოლოდ აბსოლუტურ ტემპერატურაზე და, უფრო მეტიც, მისი პირდაპირპროპორციულია.

ეს დასკვნა გვიჩვენებს, რომ აირები, რომლებიც ემორჩილება გაზის სახელმწიფო კანონს, იდეალურია იმ თვალსაზრისით, რომ ისინი უახლოვდებიან ნაწილაკების კოლექციის იდეალურ მოდელს, რომლის ურთიერთქმედება არ არის არსებითი. გარდა ამისა, ეს დასკვნა აჩვენებს, რომ აბსოლუტური ტემპერატურის ემპირიულად დანერგულ კონცეფციას, როგორც რაოდენობას პროპორციული იშვიათი აირის წნევისა, აქვს მარტივი მოლეკულურ-კინეტიკური მნიშვნელობა. აბსოლუტური ტემპერატურა მოლეკულების მთარგმნელობითი მოძრაობის კინეტიკური ენერგიის პროპორციულია. არის ავოგადროს რიცხვი - მოლეკულების რაოდენობა ერთ გრამ -მოლეკულაში, ეს არის უნივერსალური მუდმივი: საპასუხო იქნება წყალბადის ატომის მასის ტოლი:

Რაოდენობა

მას ჰქვია ბოლცმანის მუდმივი მაშინ

თუ ჩვენ წარმოვადგენთ სიჩქარის კვადრატს კომპონენტების კვადრატების ჯამში, ცხადია, ნებისმიერ კომპონენტს ექნება საშუალო ენერგია

ამ რაოდენობას ეწოდება ენერგია თავისუფლების ხარისხზე.

უნივერსალური გაზის მუდმივი კარგად არის ცნობილი გაზების ექსპერიმენტებით. ავოგადროს რიცხვის ან ბოლცმანის მუდმივის განსაზღვრა (ერთმანეთის საშუალებით გამოხატული) არის შედარებით რთული ამოცანა, რომელიც მოითხოვს დახვეწილ გაზომვებს.

ეს დასკვნა გვაძლევს სასარგებლო ფორმულებს, რომლებიც საშუალებას გვაძლევს გამოვთვალოთ მოლეკულების საშუალო სიჩქარე და მოლეკულების რაოდენობა ერთეულ მოცულობაზე.

ასე რომ, სიჩქარის საშუალო კვადრატისთვის, ჩვენ ვიღებთ