Молекулалы кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
жүктеу/скачать 0,66 Mb.
|
|
Молекулалы - кинетикалық теорияның негізгі қағидалары Молекулалы - кинетикалық теорияның объектісі - қатты, сұйық және газ тәрізді күйлердегі зат. Химиялық заттың ең кішкентай бөлшектері атомдар және молекулалар бар болатынын пайымдайтын ілім – молекулалы-кинетикалық теория. Заттың атомдардан, ең кішкентай бөлінбейтін бөлшектерден құралатыны туралы гипотезаны бұдан 2500 жылдай бұрын көне грек ғалымдары Левкипп және Демокрит айтқан. Бұл гиптеза газ. Сұйық және қатты денелердің негізгі механикалық қасиеттерін: газдың шексіз таралуын, заттардың серпімділігін, олардың диффузия арқылы өзара бір-біріне енуін түсіндіре алды. Молекулалы-кинетикалық атомдардан құралады. Атомдар деп заттың ең кішкентай бөлінбейтін бөлшектерін атайды. Бір қарапайым химиялық заттың барлық атомдары бірдей. Атомдар үздіксіз ретсіз қозғалыста болады. Атомдарды өзара бір-біріне тартатын күштер бар. Өте жақын қашықтықта атомдар бір-біріне тебеді. Екі немес көп атомнан тұратын заттың өте кішкентай бөлшектері молекулалар деп аталады. МКТ-НЫҢ 1-ші қағидасы: Барлық заттар молекулалардан және атомдардан тұрады.Бұл бөлшектер әрдайым бейберекет қозғалыста болады.Мұндай қозғалыс броундық қозғалыс деп атайды. МКТ-ның 2-ші қағидасы: Зат бөлшектері бір-бірімен өзара байланысады. МКТ-НЫҢ негізгі теңдеуі. Молекулалық физиканың ең алғаш қалыптасқан бөлімі – газдардың молекулалық-кинетикалық теориясы. Бұл теория 1858 – 1860 жылдары Дж.Максвеллдің, 1868 жылы Л.Больцман және 1871 – 1902 жылдары Дж.Гиббс еңбектерінің нәтижесінде классикалық - статистикалық физика болып қалыптасты. Газ қысымы өте көп молекулалардың күйін сипаттайтын макроскопиялық шама.Қысым ұғымы өзімізге белгілі температура,тығыздық,жылу өткізгіштік,ұғымдары сияқты бөлшектер жиынының қасиеттерін өрнектейді. Р=⅓nm(o)*V ². P=⅔*E(o) Бұл өрнек газдың молекулалы кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі. Бұл теңдеу газ қысымының молекулалардың концентрациясына және олардың ілгерілемелі қозғалысының орташа жылдамдық квадратына тура пропорцианол өсетіндігін көрсетеді.Идеал газ қысымы газ тығыздығына және газ молекулаларын ілгерлемелі қозғалысының орташа жылдамдығының квадратына тура пропорцианол.Макроскопиялық параметрге тікелей тәжірибеде өлшенетін және газды толық сипаттайтын оның ыдысқа түсіретін қысымы жатады. P=⅓nm(o)*V². V² 3KT/m(o) 1-ші есеп: Жұлдыз аралық газ молекулаларының концентрациясы орташа алғанда 1м-³ тең.Газ молекулаларының орташа кинетикалық энергиясы 1,5*10-²¹ Дж.Жұлдыз аралық газ қысымын анықта. Бер: ф-сы. Шешуі n= 1м- ³. | Р=⅔nE(k)| Р =⅔*1*1,5*10-²¹=1*10-²¹Па Е(k)=1,5*10-²¹Дж. | | Р-? | .|. P=1*10-²¹Па 2-ші есеп: Ауаны бірдей молекулалардан тұратын газ деп есептеп,қалыпты жағдайдағы ауа молекулаларының жылулық жылдамдығын бағалаңдар.Қалыпты жағдайдағы газ қысымы 1,01*10⁴Па,ауа тығыздығы 1,29кг/м³. Бер:. Ф-сы. Шешуі P=1,01*10⁴Па |Р=⅓р*V ²| V=√3*1,01*10⁴Па/1, 29кг/м³=√23*10³Па р=1,29кг/м³ |V²*3P/p | √23*10³=4,7*10м/с V-? | |. V=4,7*10м/с Қорытынды: Мұнда газдардың, сұйықтықтардың және қатты денелердің құрылысы, олардың сыртқы әсерлердің (қысым, температура, электр және магнит өрістері) нәтижесінде өзгеруі, тасымалдау құбылысы (диффузия, жылуөткізгіштік, ішкі үйкеліс), фазалық тепе-теңдік және ауысу процестері (кристалдану және балқу, булану және конденсация, т.б.) заттардың кризистік күйі, әр түрлі фазалардың бөліну шекараларындағы беттік құбылыстар қарастырылады. 20 ғасырда молекулалық физиканың жедел қарқынмен дамуы нәтижесінде одан статистикалық физика, физ. кинетика, қатты денелер физикасы, физ. химия тәрізді ірі, өз алдына дербес салалар бөлініп шықты. Қазіргі ғылым мен техниканың жаңа заттар мен материалдарды кеңінен пайдалануының нәтижесінде заттар құрылысын зерттеудің сан алуан әдістері пайда болды. Заттардың және олардың зерттеу әдістерінің әр түрлі болуына қарамастан молекулалық физика затта құрылысының микроскопиялық (молекулалық) сипатына негізделе отырып, олардың макроскопиялық қасиеттерін зерттейді. Температура Молекулалық физикада, оның ішінде термодинамикада температура деп аталатын физикалық шаманың алатын орны зор. Алғашқыда температура ұғымы дененің жылулық дәрежесін көрсету үшін енгізілді. Жылудың түрліше дәрежесі денелер жанасқанда өтетін жылу процесі бойынша ажыратылады. Жылуды беріп жатқан дене ыстығырақ болады, демек, оның температурасы жоғарырақ. Жылу алмасу нәтижесінде екі дененің де температуралары теңесіп, жылулық тепе - теңдік орнайды. Жылулық тепе - теңдік тек екі дененің жанасуы кезінде ғана емес, бірнеше денелер жанасқанда да пайда болады. Жылулық тепе - теңдік кезінде барлық денелердің температуралары бірдей, сондықтан оны жылулық тепе - теңдік күйінің сипаттамасы деп есептеуге болады. Ден температурасын өлшейтін аспапты - термометр деп атайды. Термометрлер және температуралық шкалалар[өңдеу | қайнарын өңдеу] Температураны өлшеу үшін денелердің кейбір қасиеттерінің(көлем, газдың қысымы, электрлік кедергі, сәулеленудің жарықтылығы, серпімділік қасиеттері және т.б.) температураға тәуелді өзгерісі пайдаланылады. Егер осы өзгерістер мен темперптура арасында функционалдық тәуелділік болса, онда олардытермометрлерді жасауға пайдаланып, дененің температурасын анықтауға болады. Денелердің температурасын өлшеуге пайдаланылатын заттарды термометрлік денелер деп атайды.Осы күндері температураны өлшеу үшін температуралық шкалалар тобынан практикада үшеуі қолданылады. Фаренгейт шкаласы[өңдеу | қайнарын өңдеу] 1724 жылы Ұлыбританияда және Голландияда жұмыс істеген неміс физигі Фаренгейт ұсынған. Реперлік нүктелер:0 F - 1709 жылы ерекше суық қыстың температурасы (бұл температураны мұз, су ерітіндісі мен мүсәтірдің қосындысы арқылы алды), 32 F- мұздыңеру температурасы, адам денесінің қалыпты температурасы - 98 F .Бұл шкала бойынша судың қайнау температурасы - 212 F .Фаренгейт шкаласын АҚШ - да пайдаланады. Реомюр шкаласы[өңдеу | қайнарын өңдеу] 1730 жылы француз жаратылыстанушысы Реомюр жасаған. Реперлік нүктелері: 0 Р - мұздың еру температурасы , 80 Р - судың қайнау температурасы . Цельсий шкаласы[өңдеу | қайнарын өңдеу] 1742 жылы швед астрономы және физигі Цельсий жасаған. Реперлік нүктелері: 0 С - мұздың еру температурасы, 100 С - судың қайнау температурасы .Цельсий шкаласы бойынша алынған температура мен Фаренгейт шкаласы бойынша алынған температураны былай байланыстырады: t С =5/9 (t F - 32), мұндағы 1 F= 5/9 C. Молекулалардың хаосты қозғалысы газдың микробөлшектердің ыдыстың көлемі бойынша біркелкі таралуына және бірлік көлемде, орташалап алғанда, молекулалар саны бірдей болуына әкеледі. Тепе теңдік күйде газдың қысымы мен температурасы барлық көлемде бірдей болады. Атмосферадағы молекулалардың биіктік бойынша үлестірілуі белгілі заңға бағынады. Бұл үлестіру былай анықталады. Жер беті х=0,сондағы ауа қысымы дейік,ал х биіктіктегі қысым P-ға тең дейік. Биіктік dx-қа өзгергенде қысым dp-ға өзгереді. Ауаның кез келген биіктіктегі қысымы p+dp , осы ауаның вертикаль бағанасының бірлік ауданға түсірген салмағына тең. Сондықтан (p+dp)s+mg=ps. Онда кез келген биіктіктегі dp қысым өзгерісі былай табылады; Sdp+mg=Sdp+ρVg=0 немесе dp= - ρgdx (1) Мұндағы v-ауаның dx вертикаль баңанасының көлемі, V=Sdx; ρ-ауа тығыздығы, g-ауырлық күшінің үдеуі. Ρ= n; p=nkT→n= (2) Ρ= (3) T-ауа темп-ы, k-больцман тұрақт.(3) ескеріп, (2) былай жазамыз. dp= - → Барлық биіктік б/ша T=const болса, нтегралдап, қысымды х биіктік-ң функциясы түрінде анық-з: н/е потенциал қысым табамыз: P=C ; (5) С-интегралдау тұрақтысы, Изотермдік жағдайда ауаның қысымының Жердің бетінен биіктікке тәуелділігінің түрі былай өрнектеледі: P= (6) = ескерсек, P= (7) Mауаның мольдік массасы, R-универсал газ тұрақтысы (6) және (7) барометрлік формула. Барометрлік формула ауырлық өрісінде атмосф-қ қысымның биіктік б/ша төмендеу заңын тағайындайдайды. Идеал газ үшін Майердің қатынасы: , Мұндағы, R – универсал газ тұрақтысы, - тұрақты қысымдағы молярлық жылусыйымдылық, - тұрақты көлемдегі молярлық жылусыйымдылық. Майер теңдеуі идеал газдағы изобаралық процеске қолданылған термодинамиканың бірінші бастамасынан шығады. Қарастырылып отырған жағдайда: . Майер теңдеуінен көріп отырғанымыздай, жылусыйымдылықтардың айырмасы жұмысқа тең, бұл температурасын 1К-ге өзгерткен кездегі идеал газдың бір молімен жізеге асады және универсал газ тұрақтысының мағынасын анықтайды, ол – жылудың механикалық эквиваленті. жүктеу/скачать 0,66 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|