Tuzilishi. Molekulyar kinetik nazariyaning (MKT) asosiy tamoyillari Molekulalarning o'lchamlari. Molekulalar massasi. Moddaning diffuziya miqdori. Braun harakati. A) Molekulyar kinetik nazariya

Slayd 13

Moddaning miqdori

1 kilogramm moddaning massa birligida har xil miqdordagi struktura birliklari - atomlar, molekulalar mavjud. Bu zarrachalar soni moddaning turiga bog'liq.

Va moddaning birlik miqdorida - 1 mol bor

bir xil miqdordagi zarralar.

alyuminiy

N=2,21025 atom

N=31024 atom

N=3,31025 molekula

N = 61023 atom

N = 61023 atom

N = 61023 molekula

alyuminiy

Slayd 14

MADDALAR MIQQORI

Molekulyar kinetik nazariyada moddaning miqdori zarrachalar soniga proporsional deb hisoblanadi. Moddaning miqdor birligiga mol (mol) deyiladi.

Mol - 0,012 kg uglerod 12C tarkibidagi atomlar soniga teng zarrachalar (molekulalar) bo'lgan moddaning miqdori.

Taqdimotni oldindan ko‘rishdan foydalanish uchun Google hisobini yarating va unga kiring: https://accounts.google.com

Slayd sarlavhalari:

Dars mavzusi: Molekulyar kinetik nazariyaning asosiy tamoyillari va

MKT molekulyar-kinetik nazariyasi jismlarning fizik hodisalari va xossalarini ularning ichki mikroskopik tuzilishi nuqtai nazaridan tushuntiradi.

Fizika darslarida fizik hodisalar o'rganiladi: mexanik, elektr, optik. Atrofimizdagi dunyoda ular bilan birga issiqlik hodisalari ham keng tarqalgan. Issiqlik hodisalari molekulyar fizika tomonidan o'rganiladi.

1. Molekulyar fizika Molekulyar fizika MCT asosida moddaning tuzilishi va xossalarini tekshiradi.

2. MKT ning rivojlanish tarixidan MKT ning asosini atomistik gipoteza tashkil etadi: tabiatdagi barcha jismlar eng kichik tuzilish birliklari - atomlar va molekulalardan iborat. Davr olimi nazariyasi 2500 yil oldin Dr. Gretsiya Levkipp, Abderadan Demokrit 18-asrda paydo bo'lgan. Atoqli rus olimi va ensiklopedisti M.V.Lomonosov 19-asrdagi jismlarni tashkil etuvchi zarralarning harakati natijasida issiqlik hodisalarini ko'rib chiqdi. yevropalik olimlarning ishlarida nihoyat shakllantirilgan

M.V.Lomonosov Robert Braun Jan Baptiste Perrin

AKT ning asosiy qoidalari I. Barcha moddalar mayda zarrachalardan (molekulalar, atomlar) iborat.

Molekulalar va atomlarning mavjudligi uzoq vaqt oldin aniqlangan va ularning o'lchamlari hatto aniqlangan bo'lsa-da. Faqat 1945 yilda A.A.Lebedev juda kichik o'lchamdagi ob'ektlarni tekshirishga imkon beruvchi "elektron mikroskop" yordamida ba'zi katta oqsil molekulalarini (albumin) suratga olishga muvaffaq bo'ldi.

Moddaning molekulasi - berilgan moddaning eng kichik zarrasi Molekulalar undan ham kichikroq zarrachalardan - atomlardan iborat.

Molekula moddaning eng kichik zarrasi bo'lib, molekulalarning o'lchamlari ahamiyatsiz.

Har bir modda o'ziga xos molekulaga ega. Turli moddalar uchun molekulalar bir atomdan (inert gazlar), bir nechta bir xil yoki turli atomlardan, hatto yuz minglab atomlardan (polimerlardan) iborat bo'lishi mumkin. Har xil moddalarning molekulalari uchburchak, piramida va boshqa geometrik shakllarga ega bo'lishi mumkin, shuningdek, chiziqli bo'lishi mumkin.

3. MCT I ning asosiy qoidalari. Barcha moddalar zarrachalardan iborat Tajribalar: Mexanik maydalash moddaning erishi Jismlarning siqilishi va cho’zilishi qizdirilganda jismlar kengayadi Elektron va ion mikroskoplari Zarrachalar molekulalar atomlar elektronlar yadro neytronlar protonlar

AKTning asosiy qoidalari II. Zarrachalar uzluksiz va xaotik harakat qiladi Tajribalar: Diffuziya Broun harakati

Diffuziya Diffuziya - molekulalarning issiqlik harakati natijasida yuzaga keladigan turli moddalarning bir-biriga o'zaro va o'z-o'zidan kirib borishi. Diffuziya sodir bo'ladi: gazlar, suyuqliklar, qattiq moddalar. Molekulyar tezlik: V gaz > V suyuqlik > V qattiq

Diffuziya

Diffuziya

Diffuziya

Nima uchun jismlarning hajmi o'zgaradi? (gipoteza)

Qizdirilganda jismning hajmi ortadi, sovutilganda esa kamayadi: qattiq suyuq gaz

Braun harakati (Robert Braun 1827) Braun harakati - suyuqlik yoki gazda muallaq turgan zarrachalarning termal, tasodifiy harakati.

Sababi: suyuqlik molekulalarining zarrachaga ta'siri bir-birini to'ldirmaydi. Harakatning tabiati suyuqlik turiga, zarrachalarning hajmi va shakliga, haroratga bog'liq. Braun zarrasi

III. Zarralar bir-biri bilan o'zaro ta'sirlashib, tortadi va qaytaradi, ya'ni ular o'rtasida tortishish va qaytaruvchi kuchlar mavjud Tajribalar: Bog'lanish namlash Qattiq va suyuqliklarni siqish qiyin.

Agar molekulalar o'rtasida jozibador kuchlar bo'lmasa, u holda modda har qanday sharoitda gaz holatida bo'lar edi, faqat tortishish kuchlari tufayli molekulalar bir-biriga yaqin bo'lib, suyuqlik va qattiq moddalarni hosil qilishi mumkin; Agar itaruvchi kuchlar bo'lmasa, biz qalin po'lat plitani barmog'imiz bilan osongina teshishimiz mumkin edi. Bundan tashqari, itaruvchi kuchlarning namoyon bo'lishisiz materiya mavjud bo'lolmaydi. Molekulalar bir-biriga kirib, bir molekula hajmiga qisqaradi.

Molekulalarning o'zaro ta'siri r 0 = d F pr = F 2 dan. r 0 d F pr > F dan r 0 - zarralar markazlari orasidagi masofa d - o'zaro ta'sir qiluvchi zarralar radiuslari yig'indisi.

MCT ning asosiy qoidalari Materiya mayda zarrachalardan iborat Moddaning zarralari doimiy ravishda xaotik harakat qiladi.

Turli moddalarning molekulalari bir-biri bilan turlicha ta'sir o'tkazadi. O'zaro ta'sir molekulalarning turiga va ular orasidagi masofaga bog'liq. Bu moddalarning turli agregat holatlari (suyuq, qattiq, gazsimon) mavjudligini tushuntiradi.

Moddaning zarralari uzluksiz va tasodifiy harakat qiladi.

Moddaning agregat holatlari qattiq suyuq gaz muzli suv bug'i

Nazorat Sabzavot, baliq va go'shtni tuzlash jarayoni qaysi fizik hodisaga asoslangan? Qaysi holatda jarayon tezroq sodir bo'ladi - sho'r sovuq yoki issiq bo'lsa? Meva va sabzavotlarni konservalash qanday hodisaga asoslanadi? Nima uchun shirin sirop vaqt o'tishi bilan mevaga o'xshaydi? Nima uchun shakar va boshqa g'ovakli ovqatlar hidli moddalar yaqinida saqlanmasligi kerak?

Uyga vazifa Jadvalni toʻldirish Moddaning agregat holati Zarrachalar orasidagi masofa Zarrachalarning oʻzaro taʼsiri Zarrachalar harakati tabiati Zarrachalarning joylashish tartibi Shakl va hajmning saqlanishi.

Asosiy

qoidalari

Slayd atom kuchi mikroskopi yordamida olingan kremniy sirtining uch o'lchovli tasvirini takrorlaydi.

MKT

Molekulyar kinetik nazariya

• kimyoviy moddaning eng kichik zarralari sifatida atomlar va molekulalarning mavjudligi haqidagi g'oyaga asoslangan moddaning tuzilishi va xususiyatlarini o'rganish.
• Levkipp va Demokrit - miloddan avvalgi 400 yil
• M. V. Lomonosov - XVIII asr. “Issiqlik va sovuqlik sababi”, “Korpuskulalarning aylanish harakati haqida”.

Titus Lucretius Karaning "Narsalar tabiati haqida" she'ridan, 1-qism

Shunday qilib, narsalarning tamoyillari sodda va zich,

Eng kichik qismlarning birlashishi bilan mahkam siqib,

Lekin alohida zarrachalarning to'planishi emas,

Va o'zining abadiy soddaligi bilan ajralib turadi.

Va ulardan hech narsani tortib bo'lmaydi, tabiatni ham kamaytirib bo'lmaydi

U endi ruxsat bermaydi, narsalar uchun urug'larni saqlaydi.

Agar yo'q bo'lsa, unda hech narsa kam bo'lmaydi

Eng kichik tana cheksiz qismlardan iborat:

Yarimida har doim ikkinchi yarmi bor,

Va hech qanday joyda bo'linishning chegarasi bo'lmaydi.

Qanday qilib eng kichik narsani koinotdan ajrata olasiz?

Albatta, menga ishoning, hech narsa. Chunki yo'q bo'lsa ham

Koinotning oxiri yo'q, lekin hatto eng kichik narsalar ham bor

Ular teng ravishda cheksiz qismlardan iborat bo'ladi.

Biroq, sog'lom fikr bunga ishonish kerakligini rad etadi

Balki bizning fikrimiz, va siz buni muqarrar deb tan olishingiz kerak

To'liq bo'linmaydigan narsaning mavjudligi, borliq

Asosan eng kichigi. Va agar u mavjud bo'lsa,

Tan olish kerakki, asl jismlar zich va abadiydir.

Agar, nihoyat, hamma narsa tabiat, narsalarni yaratgan bo'lsa,

Uni yana kichik bo'laklarga bo'lishga majbur qildi,

Yana, u hech qachon hech narsani jonlantira olmadi.

Axir, o'z-o'zidan hech qanday qismlarni o'z ichiga olmaydigan narsa,

Moddani ishlab chiqaradigan mutlaqo hech narsa yo'q

Sizda quyidagilar bo'lishi kerak: turli og'irlikdagi kombinatsiyalar,

Har xil harakatlar, zarbalar, undan narsalar yaratilgan.

Atom va molekula

• ATOM -

• MOLEKULA - eng kichik barqaror zarracha moddalar ,

eng kichik zarracha kimyoviy element ,

uning kimyoviy xossalarining tashuvchisi hisoblanadi.

barcha kimyoviy xususiyatlarga ega

va kimyoviy bog'lar bilan birlashgan bir xil (oddiy modda) yoki turli (murakkab modda) atomlaridan iborat.

Atom va molekula tushunchalarini aniq farqlash kerak. Misol uchun, sof metallar molekulyar tuzilishga ega emas: siz "alyuminiy molekulasi" haqida gapira olmaysiz, faqat atom haqida (va hokazo) atom elementning kimyoviy xossalariga ega, molekula esa moddaning xususiyatlariga ega.

AKTning uchta asosiy qoidasi:

• Barcha moddalar - suyuq, qattiq va gazsimon - o'zlari atomlardan tashkil topgan mayda zarrachalar - molekulalardan hosil bo'ladi.
• Atomlar va molekulalar doimiy xaotik harakatda.
• Zarralar bir-biri bilan tabiatan elektr kuchlari bilan o'zaro ta'sir qiladi.

Atom-molekulyar nazariyaning ahamiyati

Agar qandaydir global falokat natijasida barcha to‘plangan ilmiy bilimlar yo‘q bo‘lib, tirik mavjudotlarning keyingi avlodlariga faqat bitta ibora o‘tib ketgan bo‘lsa, unda eng kam so‘zlardan tashkil topgan qaysi gap ko‘proq ma’lumot keltiradi? Men bu atom gipotezasi ekanligiga ishonaman: Barcha jismlar atomlardan iborat - uzluksiz harakatda bo'lgan, qisqa masofada tortiladigan, lekin ulardan biri ikkinchisiga yaqinroq bosilsa, qaytariladigan kichik jismlar. Bu ibora... dunyo haqida aql bovar qilmaydigan miqdordagi ma'lumotni o'z ichiga oladi, siz shunchaki bir oz tasavvur va unga biroz e'tibor berishingiz kerak.

R. Feynman. Fizikadan ma'ruzalar, 1-jild, 23-bet

STATISTIK MEXANIKANING AHAMIYATI

• Tabiat hodisalarini tushuntirish: diffuziya, sirt tarangligi, jismlarning issiqlik kengayishi va boshqalar.

• Yangi material xususiyatlarini bashorat qilish.
• Jismlarning fizik xususiyatlarini hisoblash: issiqlik sig'imi, gaz bosimi va boshqalar.
• Ideal gazning empirik qonunlarini asoslash.

STATISTIK MEXANIKA

iborat

katta sondan

Braun harakati

Diffuziya

Izoprotsesslar

Diffuziya

• bir moddaning zarrachalarining boshqa moddaning zarralari orasidagi bo'shliqlarga kirib borishi hodisasi.
• Diffuziya tezligi moddaning harorati va holatiga bog'liq (gazlarda tezroq).

Tabiatdagi roli, texnologiya

1. O’simliklarning tuproqdan oziqlanishi.

2. Odam va hayvon organizmlarida oziq moddalarning so‘rilishi ovqat hazm qilish organlari devorlari orqali sodir bo‘ladi.

3. Hid bilish organlarining ishi.

4. Sementlash.

Kerakli namoyishlar: gazlar, suyuqliklar, qattiq moddalardagi diffuziya. Diffuziya tezligining haroratga bog'liqligi.

Modelni muhokama qilish uchun savollar: diffuziya sabablari, diffuziya tezligining agregatsiya holati va haroratga bog'liqligini tushuntirish, diffuziyani tezlashtirish va sekinlashtirishning mumkin bo'lgan usullari.

Braun zarrasining traektoriyasi.

• R. Braun tomonidan kashf etilgan (1827).

• Nazariya A. Eynshteyn va M. Smoluxovski tomonidan yaratilgan (1905).

• Nazariya eksperimental ravishda J. Perrin (1908–1911) tajribalarida tasdiqlangan.

Braun harakati - molekulalarning issiqlik harakati ta'sirida yuzaga keladigan suyuqlik yoki gazda to'xtatilgan kichik zarrachalarning tasodifiy harakati.

Broun zarralari molekulalarning tasodifiy to'qnashuvi ta'sirida harakat qiladi. Molekulalarning xaotik issiqlik harakati tufayli bu ta'sirlar hech qachon bir-birini muvozanatlashtirmaydi. Talabalarga modda molekulalarining issiqlik harakati va Broun harakati turli xil hodisalar ekanligini aniq ko'rsatish kerak.

Titus Lucretius Karaning "Narsalar tabiati haqida" she'ridan, 2-qism

Asosiy jismlar ** bezovta ekanligini yaxshiroq tushunishingiz uchun

Har doim doimiy harakatda, pastki yo'qligini unutmang

Koinotning hech qanday joyi yo'q va asl jismlar qoladi

Hech bir joyda yo'q, chunki kosmosning oxiri yoki chegarasi yo'q,

Agar u o'lchovsiz bo'lsa va har tomonga tarqalsa,

Men allaqachon oqilona asosda batafsil isbotlaganimdek.

Bu o'rnatilgach, dastlabki organlar, albatta,

Keng bo'shliqning hech bir joyida tinchlik yo'q.

Aksincha: doimo turli harakatlar bilan boshqariladi,

Ulardan ba'zilari bir-biri bilan to'qnashib, uzoqlarga uchib ketishadi,

Ulardan ba'zilari faqat qisqa masofalarga tarqaladi.

O'zaro yaqinroq bo'lganlar kam

Va arzimas masofalarga aylanib,

ularning figuralarining murakkabligi tufayli, qat'iyat bilan o'ralgan holda,

Toshlar va tanalarning kuchli ildizlari temir hosil qiladi

Doimiy, xuddi shunga o'xshash hamma narsa kabi,

boshqalar, oz sonli, keng bo'shliqda suzib yuradi,

ular aylanib, uzoqqa qochib ketishadi

Bo'shliq uzoq. Bulardan kam

Ular bizni yorqin havo va quyosh nuri bilan ta'minlaydi.

Bundan tashqari, ko'pchilik keng bo'shliqda yuradi

Kombinatsiyalar va yana narsalardan tashlanadiganlar

Ular hali harakatda boshqalar bilan birlasha olmadilar.

Men hozir tasvirlagan narsaning tasviri va tashqi ko'rinishi

Bu har doim bizning ko'z o'ngimizda va ko'z oldimizda sodir bo'ladi.

Buni qarang: qachon quyosh nuri kirsa

U o'z nurlari bilan zulmatni uylarimizni kesib o'tadi,

Bo'shliqda ko'plab mayda jismlar miltillayotganini ko'rasiz,

Ular yorug'likning yorqin nurida oldinga va orqaga shoshilishadi;

Go'yo abadiy kurashda ular janglarda va janglarda kurashadilar

Ular to'satdan tinchlikni bilmasdan otryadlarda jangga kirishadilar,

Yoki yig'ilish yoki doimiy ravishda yana uchib ketish.

Bundan tushuna olasizmi, qanday tinimsiz

Narsalarning kelib chiqishi ulkan bo'shliqda g'alayonda.

Shunday qilib, ular buyuk narsalarni tushunishga yordam beradi

Kichik narsalar, ularni tushunish yo'llarini belgilab beradi.

Boyl qonuni - Mariotte Boyl-Mariott qonuni shuni ko'rsatadiki, gazning mutlaq bosimi va uning o'ziga xos hajmining ko'paytmasi izotermik jarayonda. (doimiy haroratda) doimiy qiymat mavjud: pv = const . Gey-Lyussak qonuni doimiy bosim ostida ekanligini bildiradi (izobar Gey-Lyusak qonuni har qanday jarayon) gazsimon moddaning solishtirma hajmi (gazning doimiy massasi hajmi) mutlaq haroratning o'zgarishiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional o'zgarishlar: v 1 /v 2 = T 1 /T 2 . Charlz qonuni Charlz qonuni, ba'zan Gey-Lyussakning ikkinchi qonuni deb ataladi, doimiy o'ziga xos hajm bilan gazning mutlaq bosimlari mutlaq harorat o'zgarishiga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda o'zgaradi: p 1 /p 2 = T 1 /T 2 .

Avogadro qonuni Avogadro qonunida aytilishicha, bir xil bosim va haroratdagi barcha gazlar teng hajmdagi bir xil miqdordagi molekulalarni o'z ichiga oladi. Bu qonundan kelib chiqadiki, molekulyar massalari bo'lgan har xil gazlarning ikkita teng hajmdagi massalari μ 1 Va μ 2 mos ravishda teng: M 1 = m 1 N Va M 2 = m 2 N , Dalton qonuni Termodinamik qurilmalarda ishlatiladigan ishchi suyuqlik odatda bir nechta gazlarning aralashmasidir. Masalan, ichki yonuv dvigatellarida ishchi suyuqlik bo'lgan yonish mahsulotlari tarkibiga vodorod, kislorod, azot, uglerod oksidi, karbonat angidrid, suv bug'lari va boshqa ba'zi gazsimon moddalar kiradi. R sm = p 1 + p 2 + p 3 + ... + r n = Σ R i , Mendeleyev - Kleyperon tenglamasi Agar ideal gazning holat tenglamasining ikkala tomoni (Kliperon tenglamalari) gaz massasiga ko'paytiring M , biz quyidagi ifodani olamiz: pvM = MRT ,

Ideal gaz holati tenglamasi(Ba'zan Mendeleyev - Klapeyron tenglamasi yoki Klapeyron tenglamasi) - ideal gazning bosimi, molyar hajmi va mutlaq harorati o'rtasidagi munosabatni o'rnatuvchi formula. Tenglama quyidagi ko'rinishga ega: PVm=RT, bu erda P - bosim, Vm - molyar hajm, R - universal gaz doimiysi ( R= 8,3144598(48) J ⁄ (mol∙K)) T - mutlaq harorat, K.

Gaz konstantasi - universal fizik doimiy R, kirish holati tenglamasi 1 tilanchilik ideal gaz: pv = RT(sm. Klapeyron tenglamasi) , Qayerda R - bosim, v- hajmi, T - mutlaq harorat. G.p. 1 ° ga qizdirilganda 1 mol ideal gazni doimiy bosim ostida kengaytirish ishining fizik ma'nosiga ega. Boshqa tomondan, molyar issiqlik sig'imlaridagi farq (qarang. Issiqlik quvvati) doimiy bosim va doimiy hajmda Chorshanba - c v = R(barcha juda kam uchraydigan gazlar uchun). G.p. odatda quyidagi birliklarda son bilan ifodalanadi: J/deg-mol.. 8,3143 ± 0,0012 (1964) erg/deg-mol.. .8,314-10 7 kal/deg-mol.. 1,986 l atm/deg-mol.. 82.05-10 -3 1 molga emas, balki 1 molekulaga bog'liq bo'lgan universal GP Boltsman doimiysi deb ataladi (Qarang. Boltsman doimiysi).

Robert Braun(Jigarrang, Jigarrang) 21.XII.1773–10.VI.1858

• Ingliz botaniki. Braunning morfologik va embriologik tadqiqotlari tabiiy o'simliklar tizimini qurish uchun katta ahamiyatga ega edi. Tuxumdonda embrion qopini topdi, angiospermlar va gimnospermlar o'rtasidagi asosiy farqni aniqladi; ignabargli o‘simliklar tuxumdonlarida arxegoniyalarni topdi. U birinchi marta o'simlik hujayralaridagi yadroni to'g'ri tasvirlab berdi.

• U 1827 yilda suyuqlik yoki gazda muallaq turgan kichik (bir necha mikrometr yoki undan kichik) zarrachalarning tasodifiy harakatini kashf etdi va murakkab zigzag traektoriyalarini tasvirlab berdi.

Eynshteyn Albert (14.III.1879-18.IV.1955)

• Nazariy fizik, zamonaviy fizikaning asoschilaridan biri. Germaniyada tug'ilgan, 1893 yildan Shveytsariyada yashagan va 1933 yilda AQShga hijrat qilgan. Nisbiylik nazariyasi, fotoeffekt nazariyasi va boshqalarni yaratuvchisi Nobel mukofoti 1921 yil

1905 yilda uning birinchi jiddiy ilmiy ishi nashr etilgan bo'lib, u Broun harakatiga bag'ishlangan: "Molekulyar kinetik nazariyadan kelib chiqqan holda, tinch holatda suyuqlikda to'xtatilgan zarrachalarning harakati to'g'risida".

Marian Smoluchovskiy (28.5.1872 – 5.9.1917)

• Polsha fizigi. Molekulyar fizika va termodinamika bo'yicha asosiy ishlar. U gaz-qattiq chegaradagi haroratning sakrashi hodisasini nazariy asoslab berdi, termodinamikaning ikkinchi qonunini klassik talqin qilishning cheklovlarini ko'rsatdi, muvozanat holatlarining tebranish qonunlarini o'rnatdi va hokazo.

1905-06 yillarda Energiya taqsimotining kinetik qonuniga asoslanib, u Braun harakati nazariyasini yaratdi, bu esa issiqlikning kinetik nazariyasining haqiqiyligini isbotladi.

Perrin(Perrin) Jan Baptiste (30.IX.1870-17.IV.1942)

• Fransuz fizigi. Katod nurlari zaryadlangan zarralar oqimi ekanligi isbotlangan. U elektrokinetik hodisalarni oʻrgandi va elektroosmozni oʻrganish uchun qurilma taklif qildi (1904). Yupqa sovun plyonkalarining bimolekulyar tuzilishini o'rnatdi. Oʻgʻli F.Perrin bilan birgalikda floresans hodisalarini oʻrgangan. Nobel mukofoti (1926).

Perrinning Braun harakatini o'rganish bo'yicha ishi Eynshteyn-Smoluxovskiy nazariyasini eksperimental tasdiqladi; ular Perringa Avogadro soni uchun boshqa usullar bilan olingan qiymatlarga yaxshi mos keladigan qiymatni olishga va nihoyat molekulalarning haqiqatini isbotlashga imkon berdi.