Всі загальні висновки і формули з теми “Молекулярно-кінетична теорія”
Отже, приступимо.
По-перше:
Фізика – фундаментальна наука, що входить в курс природознавства, яка займається тим, що вивчає властивості матерії та енергії, їх будови, закономірностей неорганічної природи.
До її складу входять такі розділи:
- механіка (кінематика і динаміка);
- статика;
- термодинаміка;
- електродинаміка;
- молекулярний розділ;
- оптика;
- фізика квантів і атомного ядра.
По-друге:
Фізика простих частинок і термодинаміка є тісно пов’язаними розділами, які займаються вивченням виключно макроскопічної складовою загального числа фізичних систем, тобто систем, що складаються з величезного числа елементарних частинок.
В їх основі лежить молекулярно-кінетична теорія.
По-третє:
Суть питання полягає в наступному. Молекулярно-кінетична теорія докладно описує будову якого-небудь речовини (частіше будова газів, ніж твердих і рідких тіл), грунтуючись на трьох фундаментальних положеннях, які були зібрані з припущень відомих наукових діячів. Серед них: Роберт Гук, Ісаак Ньютон, Данило Бернуллі, Михайло Ломоносов та багато інших.
В-четверте:
Три основних положення молекулярно-кінетичної теорії:
Кожне це положення молекулярно-кінетичної теорії є міцним фундаментом у вивченні будови матерії.
По-п’яте:
Кілька головних положень молекулярної теорії для моделі газу:
- Всі гази складаються з елементарних частинок, які не мають якогось певного розміру, але мають певну масу. Іншими словами, обсяг цих частинок мінімальний у порівнянні з відстанями між ними.
- Атоми і молекули газів практично не мають потенційної енергії, відповідно, їх повна енергія дорівнює кінетичної.
- З цим положенням ми вже знайомилися раніше – броунівський рух. Тобто, газові частинки завжди знаходяться в безперервному і безладному русі.
- Абсолютно всі взаємні зіткнення атомів і молекул газів, що супроводжуються повідомленням швидкості та енергії, є повністю еластичними. Це означає, що втрати енергії чи різкі скачки їх кінетичної енергії при зіткненні відсутні.
- При нормальних умовах і постійній температурі середня кінетична енергія практично всіх газів однакова.
По-шосте:
Висновки з теорії газів:
- Абсолютна температура є мірою середньої кінетичної енергії її атомів і молекул.
- У тому випадку, коли два різних газу знаходяться при однаковій температурі, їх молекули мають однакову середню кінетичну енергію.
- Середня кінетична енергія частинок газу прямо пропорційна середньоквадратичної швидкості: Е=1/2*m*v^2.
- Хоча молекули газу і мають середню кінетичну енергію, відповідно, і середню швидкість, окремі частинки рухаються з різною швидкістю: будь-то швидко, то повільно.
- Чим вище температура, тим вище і швидкість молекул.
- У скільки разів ми збільшуємо температуру газу (наприклад, подвоюємо), у стільки разів збільшується і середня кінетична енергія його частинок (відповідно, подвоюється).
- Взаємозв’язок між тиском газу на стінки посудини, в якому він розташований, та інтенсивністю ударів молекул об ці стінки прямо пропорційна: чим більше ударів, тим вище тиск, і навпаки.
По-сьоме:
Модель ідеального газу – така модель, в якій повинні виконуватися наступні умови:
- Молекули газу можуть і розглядаються в якості ідеально пружних куль.
- Ці кулі можуть взаємодіяти один з одним і зі стінками якого б то ні було посудини тільки в одному випадку – абсолютно пружного зіткнення.
- Ті сили, які описують взаємну тягу між атомами і молекулами газу відсутні чи можна ними фактично знехтувати.
- Атоми і молекули розглядаються в якості матеріальних точок, тобто їх обсягом можна також знехтувати.
По-восьме:
Наведемо всі основні рівняння і покажемо в темі “Молекулярно-кінетична теорія” формули:
р=1/3*m(0)*n*v^2 – основне рівняння для моделі ідеального газу, виведена німецьким фізиком Рудольфом Клаузиусом.
р=2/3*n*E – основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу. Виводиться через середню кінетичну енергію молекул.
р=1/3*ρ*v^2 – це ж рівняння, але розглянуте через щільність і середню квадратичну швидкість молекул ідеального газу.
m(0)=M/N(a) – формула для знаходження маси однієї молекули через число Авогадро.
v^2=(v(1)+v(2)+v(3)+…)/N – формула для знаходження середньої квадратичної швидкості молекул, де v(1),v(2),v(3) і так далі – швидкості першої молекули, другої, третьої і так далі до n-ної молекули.
n=N/V – формула для знаходження концентрації молекул, де N – кількість молекул в об’ємі газу до даного об’єму V.
Е=m*v^2/2=3/2*k*Т – формули для знаходження середньої кінетичної енергії молекул, де v^2 – середня квадратична швидкість молекул, k – постійна величина, названа на честь австрійського фізика Людвіга Больцмана, а Т – це температура газу.
p=nkT – формула тиску через концентрацію, постійну Больцмана і абсолютну температуру Т. З неї випливає інша фундаментальна формула, відкрита російським ученим Менделєєвим і французьким фізиком-інженером Клайпероном:
pV=m/M*R*T, де R=k*N(a) – універсальна постійна для газів.
Тепер покажемо константи для різних ізо-процесів: изобарного, ізохорний, ізотермічного і адиабатного.
р*V/Т=const – виконується в тому випадку, коли маса і склад газу є незмінними величинами.
р*V=const – якщо при цьому постійна температура.
V/T=const – якщо постійно тиск газу.
p/T=const – якщо обсяг постійний.
Мабуть, це і все, що треба було б знати по цій темі.
Сьогодні ми з вами поринули у таку наукову галузь, як теоретична фізика, її численні розділи і блоки. Більш детально нами була порушена така область фізики, як фундаментальна молекулярна фізика і термодинаміка, а саме молекулярно-кінетична теорія, яка, здавалося б, не представляє ніяких складнощів при первинному вивченні, але насправді має безліч підводних каменів. Вона розширює наше уявлення про моделі ідеального газу, яку ми також докладно вивчили. Крім того, варто зазначити, що ми познайомилися і з основними рівняннями молекулярної теорії в різних їх варіаціях, а також розглянули всі самі необхідні формули для знаходження тих чи інших невідомих величин по цій темі Це буде особливо корисно при підготовці до написання будь-яких тестів, екзаменаційних і контрольних робіт, або для розширення загального кругозору і знань з фізики.
Сподіваємося, що дана стаття була вам корисна, і ви витягли з неї тільки саму необхідну інформацію, зміцнивши свої знання в таких стовпах термодинаміки, як основні положення молекулярно-кінетичної теорії.
