Билет №6

Опытное обоснование основных положений МКТ строения вещества. Масса и размер молекул. Постоянная Авогадро

План ответа

1. Основные положения. 2. Опытные доказа-тельства. 3. Микрохарактеристики вещества.

Молекулярно-кинетическая теория -- это раз-дел физики, изучающий свойства различных состоя-ний вещества, основывающийся на представлениях о существовании молекул и атомов, как мельчайших частиц вещества. В основе МКТ лежат три основных положения:

1. Все вещества состоят из мельчайших час-тиц: молекул, атомов или ионов.

2. Эти частицы находятся в непрерывном хао-тическом движении, скорость которого определяет температуру вещества.

3. Между частицами существуют силы притя-жения и отталкивания, характер которых зависит от расстояния между ними.

Основные положения МКТ подтверждаются многими опытными фактами. Существование моле-кул, атомов и ионов доказано экспериментально, мо-лекулы достаточно изучены и даже сфотографирова-ны с помощью электронных микроскопов. Способ-ность газов неограниченно расширяться и занимать весь предоставленный им объем объясняется непре-рывным хаотическим движением молекул. Упругость газов, твердых и жидких тел, способность жидкостей

смачивать некоторые твердые тела, процессы окра-шивания, склеивания, сохранения формы твердыми телами и многое другое говорят о существовании сил притяжения и отталкивания между молекулами. Явление диффузии -- способность молекул одного вещества проникать в промежутки между молекула-ми другого -- тоже подтверждает основные положе-ния МКТ. Явлением диффузии объясняется, напри-мер, распространение запахов, смешивание разно-родных жидкостей, процесс растворения твердых тел в жидкостях, сварка металлов путем их расплавле-ния или путем давления. Подтверждением непре-рывного хаотического движения молекул является также и броуновское движение -- непрерывное хао-тическое движение микроскопических частиц, не-растворимых в жидкости.

Движение броуновских частиц объясняется хаотическим движением частиц жидкости, которые сталкиваются с микроскопическими частицами и приводят их в движение. Опытным путем было дока-зано, что скорость броуновских частиц зависит от температуры жидкости. Теорию броуновского движе-ния разработал А. Эйнштейн. Законы движения час-тиц носят статистический, вероятностный характер. Известен только один способ уменьшения интенсив-ности броуновского движения -- уменьшение темпе-ратуры. Существование броуновского движения убе-дительно подтверждает движение молекул.

Любое вещество состоит из частиц, поэтому количество вещества принято считать пропорцио-нальным числу частиц, т. е. структурных элементов, содержащихся в теле, v.

Единицей количества вещества является моль. Моль -- это количество вещества, содержащее столько же структурных элементов любого вещества, сколько содержится атомов в 12 г углерода С12. От-ношение числа молекул вещества к количеству ве-щества называют постоянной Авогадро:

na = N/ v. na = 6, 02 * 1023 моль-1.

Постоянная Авогадро показывает, сколько ато-мов и молекул содержится в одном моле вещества. Мо-лярной массой называют величину, равную отноше-нию массы вещества к количеству вещества:

М = m/ v.

Молярная масса выражается в кг/моль. Зная молярную массу, можно вычислить массу одной мо-лекулы:

m0 = m/N = m/vNA = М/ NA

Средняя масса молекул обычно определяется химическими методами, постоянная Авогадро с вы-сокой точностью определена несколькими физиче-скими методами. Массы молекул и атомов со значи-тельной степенью точности определяются с помощью масс-спектрографа.

Массы молекул очень малы. Например, масса молекулы воды: т = 29, 9 *10 -27 кг.

Молярная масса связана с относительной мо-лекулярной массой Mr. Относительная молярная масса -- это величина, равная отношению массы мо-лекулы данного вещества к 1/12 массы атома угле-рода С12. Если известна химическая формула вещест-ва, то с помощью таблицы Менделеева может быть определена его относительная масса, которая, будучи выражена в килограммах, показывает величину мо-лярной массы этого вещества.

Диаметром молекулы принято считать мини-мальное расстояние, на которое им позволяют сбли-зиться силы отталкивания. Однако понятие размера молекулы является условным. Средний размер моле-кул порядка 10-10 м.