Оқулық "Білім беруді дамытудың федералды институты"
1.2.2.Газдардың молекулярлық-кинетикалық теориясы
жүктеу/скачать 9,08 Mb. Pdf көрінісі
|
Белик Физикалық және коллоидтық химия
| 16
1.2.2.Газдардың молекулярлық-кинетикалық теориясы Газдардың молекулярлық-кинетикалық теориясының негіздерін Д. Бернулли (1738) және М.В. Ломоносов (1746) тҧжырымдаған. XIX ғасырдың ортасында молекулярлық-кинетикалық теорияны Р. Клаузиус, Д. Максвелл және В.Келвин дамытты. Газдардың молекулярлық-кинетикалық теориясы келесі болжамдарға негізделген. Мінсіз газ тҧрақты және кездейсоқ қозғалатын молекулалардан тҧрады. Молекулалардың сфералық пішіні бар. Молекулалар соқтығысу сәтінен басқа жағдайда бір- бірімен ӛзара әрекеттеспейді. Соқтығысулар арасындағы кезеңде молекулалар тҥзу сызықпен қозғалады. Молекуланың ішкі кӛлемі газдың кӛлемімен салыстырғанда аз болады. Молекулалардың бір- бірімен соқтығысуы және газ орналасқан ыдыстың қабырғасы серпінді:Бӛлшектер соқтығысқанда тек қана кинетикалық энергиямен алмасу жҥреді, ал газдың жалпы кинетикалық энергиясы толық сақталады. Міне осылай, молекулалық-кинетикалық теорияға сәйкес, газ молекулалары әртҥрлі бағытта ҥздіксіз қозғалады. Кейбір молекулалар тҥтік ыдыстың айналасындағы кеңістікке шығып кетеді, бҧл газдың неғҧрлым ҥлкен кӛлемге ие болғысы келетінін кӛрсетеді. Басқа молекулалар тҥтік ыдыстың қабырғасына соғылады, бҧл газ қысымының себебі болып табылады. Газ қызған кезде оның температурасы мен энергиясы артады. Газ молекулаларының кинетикалық энергиясы температураның ӛлшемі ретінде қызмет етуі мҥмкін. Сандық заңдылықты табуға және негізгі газ заңдарын шығару қажет болады, оларды әлі кҥнге дейін тәжірибелік фактілер ретінде қарастырып келеді. Газдардың молекулалық-кинетикалық теориясының жорамалдарының негізінде мынаны дәлелдеуге болады, газ қысымы бҧл жердегі n' = N/V — кӛлемі бірлігіне арналған молекулалардың саны; N - молекулалардың жалпы саны; V - газдың кӛлемі, m — бір молекуланың массасы; U — молекулалардың орташа квадраттық жылдамдығы (оның квадраты жылдамдық квадраттарының арифметикалық ортасына тең және барлық молекулалар 17 Ӛрнегін келесі тҥрде кӛрсетуге болады: - мінсіз газ молекуласының орта кинетикалық энергиясы ∑ Міне осылай, келесіні аламыз; m - бір молекуланың массасы; U -_ 1 N молекулалар және 2 = -X және 2). Осылайша, тӛмендегіні аламыз Бҧдан Теңдеу (1.16) газдардың молекулалық кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі болып табылады. Бҧдан белгілі газ заңдары мен басқа да заңдылықтарды алуға болады. Теңдеудің оң жағы (1.16) тек молекулалардың орташа квадраттық жылдамдығына ғана байланысты, бҧл ӛз кезегінде тек температураға байланысты болады. Сондықтан, берілген температурада ӛнім pV = const (Бойль-Мариот заңы). Біратомдық газдың температурасы оның бӛлшектерінің қозғалысының орта кинетикалық энергияның ӛлшемі ретінде қарастыруға болады, бҧл жердегі пропорц ионалдық коэффициенті (const) егер бір температуралық шкаладағы энергия ҥшін бірдей қосылыстар қолданатын болса тҧрақты болып қала береді (1.17) мен (1.16) салыстыру арқылы алатынымыз 18 (1.19) E = (1.18) (1.18) ӛрнектен Шарль және Гей- Люссак заңдарын алуға болады. Шынымен, р = const болғанда газдың кӛлемі температураға пропорционалды, ал V = const болғанда газдың қысымы температураға пропорционалды. (1.18) теңдеуін Клапейрон—Менделеев теңдеуімен салыстыру, жақшадағы ӛрнектің п моль сандарына кӛбейтілген тҧрақты газ ӛрнегіне сәйкестігін кӛрсетеді. Бір моль ҥшін n= 1 N = N A (Авогадро саны) — демек: бҧл жердегі k = 1,38 10 -23 Дж/К —Больцман тҧрақтысы. (1.17) және (1.19) салыстыру газдың бір молекуласының қозғалыстағы орта кинетикалық энергиясы ҥшін ӛрнек береді Энергияның газдың температурасына қатысты екенін және қысым, кӛлем мен табиғатқа тәуелді еместігін атап ӛткен маңызды. Газдың бір молінің орта кинетикалық энергиясы E = N A ол мынаған(1.20) тең Бҧл жерде Авогадро заңының негізділігін дәлелдеу керек. (1.16) сәйкес, екі тҥрлі газдардағы қысым p және V кӛлемінің бірдей мәндерін салыстыру қажет. Температура мәндері бірдей болғанда газдардың орта кинетикалық 19 энергиялары тең Бір ӛрнекті екіншісіне бӛле отырып алатынымыз N 1 = N 2 , яғни Авогадро заңы орындалады: әртҥрі екі газда ӛзара тең мәндерде р, V және Т молекулаларының саны бірдей болады. Авогадро заңын тҥсіндіру, оның шамасын анықтайтын ӛрнектер газдың табиғатына тәуелді еместігін кӛрсетеді. жүктеу/скачать 9,08 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|