2.1. Молекулярно-кинетическая теория

Вещество состоит из атомов и молекул, которые находятся в непрерывном хаотическом движении. Молекулы (атомы) взаимодействуют друг с другом с силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Количество молекул в окружающих нас телах очень велико, а размеры частиц малы. Количество вещества ν определяется как отношение числа частиц вещества к постоянной Авогадро NА:
  
где NA = 6,02·1023 моль–1. Количество вещества измеряется в молях. Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода 12C, а постоянная Авогадро – это количество частиц в одном моле вещества.

Масса одного моля вещества называется молярной массой. Она равна произведению массы одной молекулы вещества m0 на число Авогадро:
 M = m0 · NA. 
Для молярной массы справедливо соотношение:
  

 

Наиболее простой для изучения является модель идеального газа. В ней предполагается, что размеры молекул малы по сравнению с расстояниями между ними. Все соударения молекул между собой и стенками сосуда являются абсолютно упругими, а к движению молекул применимы законы классической механики. Молекулы должны быть распределены по всему объему в среднем равномерно, а их количество должно быть достаточно велико.

Молекулярно-кинетическая теория устанавливает связь между микроскопическими (масса, скорость, кинетическая энергия) и макроскопическими (давление, объем, температура) параметрами.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории:
  
где n – концентрация вещества, – среднеквадратичная скорость молекул, Eср – средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, k = 1,38·10–23 Дж/Кпостоянная Больцмана. В состоянии равновесия скорости молекул распределены по закону Максвелла.

Рисунок 2.1.1.
Распределение молекул по скоростям.

Температура вещества может измеряться по различным температурным шкалам. По температурной шкале Цельсия TC точке плавления льда при нормальном атмосферном давлении приписывается температура 0 °С, а точке кипения воды – +100 °С. Изменение длины столба жидкости в термометре на одну сотую длины между отметками 0 °С и 100 °С принимается равным 1 °С. В ряде стран (например, США) широко используется шкала Фаренгейта (TF), в которой температура замерзающей воды принимается равной 32 °F, а температура кипения воды – равной 212 °F.

В физике общепринятой является абсолютная температура T. Ее точка отсчета смещена относительно шкалы Цельсия на 273,15 ºC, а единица шкалы – кельвин – совпадает с градусом Цельсия. Таким образом,
 T = TC + 273,15 ºС. 

Вперед

© Интерактивная физика




Использованы материалы сайта www.physics.ru