Физика Главная страница Четверг | 19.09.2019 | 11:12 | RSS 

Наука мира

образовательный портал по физике
Сайт по физике Наука мира
Связь
Кнопка сайта

Наука мира - сайт Тихомолова Евгения

посмотреть другие

Опрос
Как Вам сайт
Всего ответов: 330
Статистика



Онлайн всего: 5
Гостей: 5
Пользователей: 0

Главная » Статьи » Занимательное » Познавательные статьи

Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества

МКТМолекулярная физика представляет собой раздел физики, изучающий строение и свойства веществ, исходя из молекулярно кинетических представлений, которые составляют основу молекулярно кинетической теории веществ.

Сформулируем основные положения этой теории.

1. Все вещества (твёрдые, жидкие или газообразные) состоят из мельчайших частиц – молекул, которые сохраняют основные свойства вещества.

Идея молекулярной теории впервые была высказана более XXY веков тому назад древнегреческим философом Демокритом, но его гениальная догадка со временем была забыта на много веков. Лишь в XYIII веке о ней снова вспомнили.

Трудно объяснить логику древних мудрецов Анаксимена, Флеса, Эмпидокла и Гераклита, которые утверждали, что весь окружающий нас мир построен из воздуха, воды, земли или огня.

Несколько позже названные «вещественные элементы мира» были Аристотелем заменены на «невещественные»: холод, тепло, влажность, сухость.

Попарное соединение невещественных элементов давало прежние вещественные. Так, сухое и холодное давало землю, горячее и влажное – воздух, влажное и холодное – огонь.

Главной ошибкой Аристотеля было утверждение, что все вещества можно делить до бесконечности и что атомов и молекул не существует.

Лишь трудами выдающихся учёных Гассенди, Бойля, Лавуазье, Дальтона, русского учёного Михаила Васильевича Ломоносова было доказано, что все вещества состоят из молекул – частиц очень малых размеров, поперечный размер которых имеет порядок .

Если молекулы одной капли воды вытянуть в тончайшую молекулярную нить, то её длина в 8 раз превысит расстояние от Земли до Луны. Яблоко во столько раз больше молекулы, во сколько раз Земля больше яблока.

2. Мельчайшие частички вещества находятся в непрерывном беспорядочном движении, которое называют хаотическим или тепловым. Оно не имеет какого-либо преимущественного направления, а его интенсивность зависит от температуры.

Доказательством существования хаотического движения молекул служит броуновское движение очень малых частиц твёрдого вещества в жидкости. Броуновские частицы движутся беспорядочно из-за непрерывно меняющегося числа молекул, ударяющих их с разных сторон.

МКТ

Важно отметить, что все направления скорости движения равновероятны, но модули скоростей подчиняются вполне определённому закону распределения – закону распределения Максвелла. При этом большинство молекул группируются вокруг определённых значений скоростей, зависящих от массы молекул и от температуры.


3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом. Одновременно на каждую молекулу 2 со стороны соседней молекулы 1 действуют силы притяжения и отталкивания (рис.1). Эти силы быстро убывают с расстоянием. Результирующая сил притяжения и отталкивания сложным образом зависит от расстояния между частицами. На некотором расстоянии она равна нулю, на меньших, чем , расстояниях преобладает отталкивание молекул, а при r>r0 между ними действуют силы притяжения. Очевидно, положению , где результирующая сила равна нулю, соответствует минимальное значение потенциальной энергии взаимодействия молекул. Зависимость от расстояния r между соседними молекулами приведена на рис. 2.

Если бы частички вещества находились в покое, то между ними установилось бы расстояние , что отвечает условию их устойчивого равновесия, при котором потенциальная энергия взаимодействия принимает минимальное значение.

Однако частицы обладают кинетической энергией. Поэтому они могут сблизиться на некоторое расстояние . При этом потенциальная энергия увеличивается на . При на частицу 2 действует сила отталкивания, и она начнёт удаляться от первой частицы, пройдёт положение равновесия, имея максимальную скорость, и удалится вправо на расстояние . Кинетическая энергия частицы 2 перейдёт в потенциальную энергию взаимодействия, равную .

Так как , то среднее расстояние между соседними частицами увеличится ( ).

Чем выше интенсивность движения частиц, то есть чем выше уровень их кинетической энергии, тем ближе частица 2 может подойти к частице 1 (её считаем фиксированной).

Однако после сближения частица 2 опять удалится, но на расстояние большее, чем при сближении. Поэтому с ростом температуры среднее расстояние между частицами вещества будет увеличиваться, то есть линейные размеры тел (и их объёмы) с ростом температуры будут увеличиваться. Причина такого явления – несимметричность зависимости потенциальной энергии взаимодействия частиц от расстояния между ними, что хорошо видно на рис. 2.

Если интенсивность движения частиц очень высока, то после их сближения они могут разлетаться так далеко, что потеряют связь. Тогда можно говорить о том, что вещество перешло в другое агрегатное состояние, например, из твёрдого стало жидким или газообразным.

Чтобы лучше представить себе процессы перехода вещества из твёрдого состояния в жидкое, а затем в газообразное, полезно познакомиться с рис. 2. На нём наряду с зависимостью потенциальной энергии частиц вещества от расстояния между ними пунктиром приведены уровни кинетических энергий (средние значения) частиц, соответствующие твёрдому, жидкому и газообразному состояниям вещества.

В газообразном состоянии все частицы совершают хаотическое тепловое движение (рис. 3). В жидком состоянии каждая частица совершает колебательное движение около положения равновесия и периодически переходит в новые положения равновесия, совершая там колебательные движения (рис. 4).

В твёрдом состоянии каждая частица совершает колебательные тепловые движения около определённых постоянных положений равновесия (рис. 5). В рассмотренной физической модели предполагалось, что частички вещества представляют собой материальные точки.

Однако атомы и молекулы состоят из электрически заряженных частиц – положительно заряженного ядра и вращающихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. Поэтому частички на достаточно малых расстояниях благодаря электрическим силам притягиваются, но как только электронные оболочки атомов начинают перекрываться, возникают быстро нарастающие силы отталкивания и частички вещества удаляются.
Категория: Познавательные статьи | Добавил: Евгений (01.03.2012)
Просмотров: 5032 | Теги: мкт | Рейтинг: 0.0/0
Похожие материалы
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Личный кабинет
Наука мира


Ссылки
Поиск