Молекулярно-кинетическая теория
(МКТ) – это учение, которое
объясняет тепловые явления в
макроскопических телах и внутренние
свойства этих тел движением и
взаимодействием атомов, молекул и
ионов, из которых состоят тела.
В основе МКТ строения вещества
лежат три положения: Вещество
состоит из частиц – молекул,
атомов и ионов. В состав этих
частиц входят более мелкие
элементарные частицы.
Молекула-наименьшая устойчивая
частица данного вещества. Молекула
обладает основными химическими
свойствами вещества. Молекула
является пределом деления вещества,
то есть самой маленькой частью
вещества, которая способна сохранять
свойства этого вещества. Атом-это
наименьшая частица данного химического
элемента. Частицы, из которых
состоит вещество, находятся в
непрерывном хаотическом (беспорядочном)
движении. Частицы вещества
взаимодействуют друг с
другом-притягиваются и
отталкиваются.
В газах расстояние между
Атомами или молекулами в
среднем во много раз больше
размеров самих молекул. Например
, при атмосферном давлении объем
сосуда в десятки тысяч раз
превышает объем находящихся
в нем молекул.
Газы легко сжимаются,
при этом уменьшается среднее
расстояние между молекулами,
но форма молекулы не изменяется.
Молекулы с огромными с
коростями-сотни метров в
секунду - движутся в пространстве.
Сталкиваясь, они отскакивают друг
от друга в разные стороны подобно
бильярдным шарам. Слабые силы притяжения
молекул газа не способны удержать
их друг возле друга. Поэтому газы
могут нео граниченно расширяться.
Они не сохраняют ни формы, ни объема.
Многочисленные удары молекул
о стенки сосуда создают давление
газа.Жидкости. Молекулы
жидкости расположены почти
вплотную друг к другу, поэтому
молекула жидкости ведет себя иначе,
чем молекула газа. В жидкостях
существует так называемый ближний
порядок, т. е. упорядоченное
расположение молекул сохраняется
на расстояниях, равных нескольким
молекулярным диаметрам. Молекула
колеблется около своего положения
равновесия, сталкиваясь с соседними
молекулами. Лишь время от времени
она совершает очередной «прыжок»,
попадая в новое положение равновесия.
В этом положении равновесия сила
отталкивания равна силе притяжения,
т. е. суммарная сила взаимодействия
молекулы равна нулю. Время оседлой
жизни молекулы воды, т. е. время ее
колебаний около одного определенного
положения равновесия при комнатной
температуре, равно в среднем 10-11 с.
Время же одного колебания значительно
меньше (10-12-10-13 с). С повышением
температуры время оседлой жизни
молекул уменьшается.
Характер молекулярного движения в
жидкостях, впервые установленный
советским физиком Я.И.Френкелем,
позволяет понять основные свойства
жидкостей.
Молекулы жидкости находятся
непосредственно друг возле друга.
При уменьшении объема силы отталкивания
становятся очень велики. Этим и
объясняется малая сжимаемость жидкостей.
Как известно, жидкости текучи,
т. е. не сохраняют своей формы.
Объяснить это можно так. Внешняя
сила заметно не меняет числа
перескоков молекул в секунду. Но
перескоки молекул из одного оседлого
положения в другое происходят
преимущественно в направлении
действия внешней силы
Вот почему жидкость течет и принимает
форму сосуда.
Твердые тела. Атомы или
молекулы твердых тел, в отличие
от атомов и молекул жидкостей,
колеблются около определенных положений
равновесия. По этой причине твердые
тела сохраняют не только объем, но и
форму. Потенциальная энергия
взаимодействия молекул твердого
тела существенно больше их
кинетической энергии.Есть еще
одно важное различие между жидкостями
и твердыми телами. Жидкость
можно сравнить с толпой людей,
где отдельные индивидуумы беспокойно
толкутся на месте, а твердое тело
подобно стройной когорте тех же
индивидуумов, которые хотя и не
стоят по стойке смирно, но
выдерживают между собой в среднем
определенные расстояния. Если
соединить центры положений равновесия
атомов или ионов твердого тела,
то получится правильная
пространственная решетка,
называемая кристаллической.
Модель идеального газа
У разреженного газа расстояние
между молекулами во много раз
превышает их размеры. В этом
случае взаимодействие между
молекулами пренебрежимо мало
и кинетическая энергия молекул
много больше потенциальной
энергии взаимодействия. Молекулы
газа можно рассматривать как
очень маленькие твердые шарики.
Вместо реального газа, между
молекулами которого действуют
сложные силы взаимодействия.
Идеальный газ – это газ,
взаимодействие между молекулами
которого пренебрежимо мало.
Принимается, что при соударениях
между собой и со стенками сосуда
молекулы такого газа ведут
себя как абсолютно упругие шарики
конечных, но весьма малых
размеров. Эти соударения происходят
по законам, справедливым для
абсолютно упругого удара.
Существующие в действительности
газы при не слишком низких
температурах и достаточно малых
давлениях – разреженные газы
– по своим свойствам близки к
идеальному газу.Средний квадрат
скорости молекул. От этой величины
зависит средняя кинетическая
энергия молекул. Средняя
кинетическая энергия молекул
имеет очень большое значение во
всей молекулярно- кинетической
теории. Среднее значение
квадрата скорости определяется формулой.