Молекулалы-кинетикалық теория

Жоспар
Кіріспе

1. Модельдер әдісі
2. Молекулалы . кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
3. Жылулық қозғалыс
4. Молекулалы.кинетикалық теорияның эксперименттік негіздеуі
5. Броундық қозғалыс
6. Молекулалардың жылдамдықтар бойынша үлестірілуі
7. Зат мөлшері
8. Моль
9. Авогадро тұрақтысы
10. Мольдік масса
11. Молекулалар массасы
12. Атомдар және молекулалар өлшемі
13. Газдың микроскопиялық және макроскопиялық параметрлері
14. Идеал газ
15. Идеал газдың қысымы
16. Газдардың молекулалы.кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі
17. Температура
18. Жылу берілісі. Жылулық тепе.теңдік
19. Температура
20. Сұйықтық термометр
21. Газдық термометр
22. Абсолют температура
23. Температура молекулалардың орташа кинетикалық энергиясының өлшем ретінде
24. Больцман тұрақтысы
25. Газдың қасиеттері
26. Мольдік газды тұрақты
27. Идеал газдың күйі теңдеуі
28. Изотермалық процесс
29. Бойль.Мариотта заңы
30. Изохоралық процесс
31. Изохора
32. Беттік керілу
33. Булану
34. Конденсация
35. Қаныққан бу. Қанықпаған бу
36. Қаныққан будың қысымы
37. Қайнау
38. Ауаның абсолют ылғалдығы.
39. Ауаның салыстырамлы ылғалдығы
40. Шық нүктесі
41. Термодинамикалық жүйе
42. Термодинамикалық процесс
43. Ішкі энегрия

Молекулалы-кинетикалық теория – модельдер әдісін қолданатын теорияның мысалы. Модельдер әдісінің ерекшелігі – күрделі объектінің қасиеттерін экспериментті зерттеу нәтижесінде оның ішкі құрылымы және құрайтын бөліктері туралы гипотеза айту. Айтылған гипотеза зерттелген объектінің белгілі қасиеттерін түсіндіру керек және жаңа, бұрын белгісіз қасиеттері немес заңдылықтарды болжау керек. Егер бұл болжаулар тәжірибеде расталса, онда гипотеза теорияның негізі болады. Физикалық объектінің немесе құбылыстың кез келген моделі – олардың қарапайымдалған, идеалданған суреттемесі.

Молекулалы - кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
Молекулалы - кинетикалық теорияның объектісі - қатты, сұйық және газ тәрізді күйлердегі зат. Химиялық заттың ең кішкентай бөлшектері автомдар және молекулалар бар болатынын пайымдайтын ілім – молекулалы-кинетикалық теория.
Заттың атомдардан, ең кішкентай бөлінбейтін бөлшектерден құралатыны туралы гипотезаны бұдан 2500 жылдай бұрын көне грек ғалымдары Левкипп және Демокрит айтқан. Бұл гиптеза газ. Сұйық және қатты денелердің негізгі механикалық қасиеттерін: газдың шексіз таралуын, заттардың серпімділігін, олардың диффузия арқылы өзара бір-біріне енуін түсіндіре алды.
Молекулалы-кинетикалық атомдардан құралады. Атомдар деп заттың ең кішкентай бөлінбейтін бөлшектерін атайды. Бір қарапайым химиялық заттың барлық атомдары бірдей.
Атомдар үздіксіз ретсіз қозғалыста болады. Атомдарды өзара бір-біріне тартатын күштер бар. Өте жақын қашықтықта атомдар бір-біріне тебеді.
Екі немес көп атомнан тұратын заттың өте кішкентай бөлшектері молекулалар деп аталады.

Пән: Физика
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

Модельдер әдісі

Молекулалы-кинетикалық теория – модельдер әдісін қолданатын теорияның
мысалы. Модельдер әдісінің ерекшелігі – күрделі объектінің қасиеттерін
экспериментті зерттеу нәтижесінде оның ішкі құрылымы және құрайтын
бөліктері туралы гипотеза айту. Айтылған гипотеза зерттелген объектінің
белгілі қасиеттерін түсіндіру керек және жаңа, бұрын белгісіз қасиеттері
немес заңдылықтарды болжау керек. Егер бұл болжаулар тәжірибеде расталса,
онда гипотеза теорияның негізі болады. Физикалық объектінің немесе
құбылыстың кез келген моделі – олардың қарапайымдалған, идеалданған
суреттемесі.

Молекулалы - кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
Молекулалы - кинетикалық теорияның объектісі - қатты, сұйық және
газ тәрізді күйлердегі зат. Химиялық заттың ең кішкентай бөлшектері
автомдар және молекулалар бар болатынын пайымдайтын ілім – молекулалы-
кинетикалық теория.
Заттың атомдардан, ең кішкентай бөлінбейтін бөлшектерден құралатыны
туралы гипотезаны бұдан 2500 жылдай бұрын көне грек ғалымдары Левкипп және
Демокрит айтқан. Бұл гиптеза газ. Сұйық және қатты денелердің негізгі
механикалық қасиеттерін: газдың шексіз таралуын, заттардың серпімділігін,
олардың диффузия арқылы өзара бір-біріне енуін түсіндіре алды.
Молекулалы-кинетикалық атомдардан құралады. Атомдар деп заттың ең
кішкентай бөлінбейтін бөлшектерін атайды. Бір қарапайым химиялық заттың
барлық атомдары бірдей.
Атомдар үздіксіз ретсіз қозғалыста болады. Атомдарды өзара бір-біріне
тартатын күштер бар. Өте жақын қашықтықта атомдар бір-біріне тебеді.
Екі немес көп атомнан тұратын заттың өте кішкентай бөлшектері
молекулалар деп аталады.
Атомдардың және молекулалардың қозғалысы, олардың өзара әрекеті
механика заңдары арқылы суреттеледі.
Соңғы тұжырым ретсіз қозғалған кішкентай өте көп бөлшектерден
құралған денелердің қасиеттерін анықтау үшін механиканың негізгі заңдарын
қолдануға мүмкіншілік тудырады.

Жылулық қозғалыс
Қатты, сұйық және газ тәрізді денелерде атомдар және молекулалар
қозғалысының ерекшеліктері бар. Қатты денелерде атомдар көрші атомдардың
тартылыс-тебу күштері теңесетін нүктелердің маңайында ретсіз тербеліп
тұрады. Сұйықтарда қатты денелердегідей атомдар және молекулалар өзара тепе-
теңдік нүктелер маңайында ретсіз тербеледі, бірақ айрықша олар орындарын
өзара ауыстырып отырады. Газ тәрізді күйде болған заттың атомдар мен
молекулаларының ретсіз қозғалысы шекьелмеген. Қай молекула болсын басқа
молекуламен немесе қабырғамен соқтығысқанша еркін қозғала алады. Зат
атомдарының және молекулаларының ретсіз қозағлысы жылулық қозғалыс деп
аталды.

Молекулалы-кинетикалық теорияның эксперименттік негіздеуі
Бөлек молекулалар немесе атомдар тікелей байқалатын және
жылдамдықтары өлшенетін тәжірибелер молекулалы-кинетикалық теорияны
растайтын шешуші дәлелдер болып саналады.

Броундық қозғалыс
Сұйық немес газда орналасқан ұсақ қатты бөлшектердің ретсіз
қозғалысын алғаш рет 1827 жылы микроскоп арқылы ағылшын ботанигі Р.Броун
байқалған. Бұл құбылыс броундық қозғалыс деп аталады.
Ұсақ бөлшектердің броундық қозғалысты молекулалы-кинетикалық теория
ретсіз қозғалған молекулалардың кездейсоқ соққыларының нәтижесі деп
түсіндіріледі.
1905 жылы А.Эйнштейн молекулалы-кинетикалық теорияның негізінде
броундық қозғалыстың теориясын жасады. оның есептеуінше, броундық бөлшектің
ретсіз қозғалысындағы ығысуының орташа квадраты осы ығысу уақыт аралығында
және заттың температурасына тура пропорционал.
Француз физигі Жан Перрен 1908-1911 жылдары броундық қозғалысты
зерттейтін жан-жақты эксперименттер өткізеді.

Молекулалардың жылдамдықтар бойынша үлестірілуі
Молекулалы-кинетикалық теорияның болжаған броундық қозағлыстың
зыңдылықтары тәжірибеде де толығырақ расталады. Әрбір соқтығыста
молекуланың жылдамдығы өзгереді, сондықтан кез келген уақыт мезетінде әрбір
молекуланың жылдамдығын анықтау мүмкін емес. Алайда 1859 жылы ұлы-ағылшын
физигі Джеймс Кларк Максвелл молекулалы-кинетикалық теорияны пайдаланып,
маңызды бір есептің шешімін тапты. Ол кез келген уақыт мезетінде қанша
молекула белгіленген жылдамдықпен қозағалатынын анықтады. Белгіленген
жылдамдықпен қозғалатын молекулалар санының жылдамдықтан тәуелділігін
бейнелейтін сызық молекулалардың жылдамдықтар бойынша үлестірілуі қисығы
деп аталады. (2.28-сурет). Эксперименттік өлшеулер молекулалы-кинетикалық
теорияда болжанған жылдамдықтар үлесу заңын растады. Бұл факт молекулалы-
кинетикалық теорияның негізгі дәлелдерінің бірі болып саналады.
∆N

4. - Т=292К
3. -
2. -
1.0 -
0
0 400 800 1200 1600 2000
2400 2800 v мс

2.82-сурет
Зат мөлшері
Қатты, сұйық немес газ тәрізді денелердің құрамына енетін бөлшектер
санын өлшеуге зат мөлшері деп аталатын физикалық шама пайдаланылады.

Моль
Халықаралық жүйеде зат мөлшерінің өлшем бірлігі 1 моль. Моль – 0,012
кг 12С изотоп құрамына енетін атомдардың санын тең бөлшектерден құралатын
зат мөлшері.

Авогадро тұрақтысы
Мольмен өлшенетін зат мөлшері V заттың құрамындағы N бөлшектер
санымен NA – Авогадро тұрақтысы арқылы байланысты:
NA = N (26.1)
V
Авогадро тұрақтысы заттың бір молінде қанша молекула болатынын
көрсетеді:
NA = 6.022 ∙ 1023моль-1

Заттың мөлшерін (26.1) өрнектен анықтасақ:
V = N (26.2)
NA

Мольдік масса

Зат массасынынң m зат v мөлшеріне қатынасы мольдік М масса деп
аталады:
M = m (26.3)
v
Мольдік массаның өлшем бірлігі: кгмоль.

Молекулалар массасы

Заттың бір молекуласының m0 массасын анықтау үшін заттың массасын m
және заттың молекулалар N санын білу керек:
m0 = m (26.4)
N
(26,4), (26,1), (26,3) өрнектерден
m0 = M (26.5)
NA

Атомдар және молекулалар өлшемі

Заттың қатты және сұйық күйлерінде, молекулалы-кинетикалық теорияның
тұжырымдауынша, атом және молекулалар бір-біріне түйісіп тұр. Сондықтан
қатты немес сұйық күйдегі заттың V көлемін оны құрастыратын N бөлшектер
санын бөлсек, бір молекуланың алатын V0 көлемін есептейміз:
V0 = V = m = vM = M (26.6)
N pv NA pvNA pNA

Зат молекуласының d диаметрін сұйық қабатының минималды қалыңдығын
өлшеу арқылы бағалауға болады. Егер белгілі V көлемі сұйық S ауданға
жайылса:
d = V
S
Қазіргі аспаптарды пайдаланып, бөлек атомдарды және молеклерлерды
байқау, олардың өлшемдері массаларын өлшеу толығынан молекулалы-кинетикалық
теорияның негізгі қағидаларын растады.

Газдың микроскопиялық және макроскопиялық параметрлері
Газ молекулаларының өздік сипатамалары микроскопиялық параметрлер деп
аталады. Бұған молекулалардың массасын және олардың ілгерілемелі ретсіз
қозғалыстарының жылдамдықтарын, кинетикалық энергияларын жатқызады.
Әдеттегі механика әдістері арқылы физикалық дене ретінде зерттелетін
газдың параметрлері макроскопиялық параметрлер деп аталады. Бұған газдың
көлемі және қысымы жатады. Молекулалы-кинетикалық теорияның негізгі
есебінің бірі – макроскопиялық параметрлер арасындағы байланыстарды
анықтау.

Идеал газ
Бұл есепті шешу үшін молекулалы-кинетикалық теорияда идеал газ моделі
пайдаланылады. Бұл модельде барлық газ молекулаларының көлемі ыдыс көлеміне
көп кем, молекулалар бір-бірін тартпайды, ал молекулалар өзара немес ыдыс
қабырғаларымен соқтығысқанда, тек қана тебу күштері әрекет етеді деп
санайды.

Идеал газдың қысымы
Идеал газ моделін қолданып, газдың ыдыс қабырғасына түсіретін қысымын
есептейік. Пішіні тік бұрышты параллелепипед ыдыста концентрациясы п идеал
газ орналассын.
Есепті жеңілдету үшін барлық газ молекулаларының m массалары бірдей,
ал жылдамдықтарының бағыты әр түрлі болғанымен, олардың модулін бірдей деп
санайық.
Оған қоса көлем бірлігіндегі молекулалардың п саны ыдыстың әрбір

6
қабырғасына перпендикуляр жылдамдықпен қозғалады дейік.
Қабырғамен соқтығысқан бір молекула импульсінің өзгерісі:

∆ (mv) = mv - (mv) = 2mv (27.1)

Қабырғаның S ауданымен ∆t уақыт аралығында соқтығысқан молекулалар
саны (2.83-сурет):

N = 1 nV
6

мұнда

Сондықтан ∆t уақытта соқтығысу саны:

N = 1 nv∆tS (27.2)
6

Күш импульсі қозғалыс мөлшерінің өзгерісіне тең
F∆t = ∆ (mv) N (27.3)

Сондықтан S ауданға әрекет ететін күш
1
F = ∆ (mv) N = 2 mv 6 mv∆tS = 1 nmv2 S
(27.4)
∆t ∆t 3

Осыдан идеал газ қысымы Р-ға тең:

P = F P = 13 nmv2 (27.5)
S

Газдардың молекулалы-кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі
Біздің біраз қарапайымдалған келісімдер арқылы шешілген есеп нәтижесі
(27.5) алғашық рет молекулалы-кинетикалық теориясының негізін салушылардың
бірі – неміс физигі Рудольф Клаузиустың дәл есептеулері нәтижесіне
Р = 1 nm nmv2 (27.6)
3
өте жақын. Бұл теңдеуде v2 молекулалар жылдамдығы квадратының орташасы:
v2 = v12 + v12 ... v2N (27.7)
N

Идеал газ қысымы Р және молекула массасы m, молекулалар
концентрациясы п, олардың жылдамдық квадратының орташасы v2 арасындағы
байланысты анықтайды. Клаузиус теңдеуі (27.6) газдардың молекулалы-
кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі деп аталады.
Сол теңдеуде: Е = mv2 екені ескерсек,
2
Р = 2 nE (27.8)
3

Сонымен, идеал газ қысымы молекулалар концентрациясының п молекулалар
ретсіз қозғалысы кинетикалық У энергиясына көбейтіндісінің 23 бөлігіне
тең.
Осылайша, идеал газ моделін пайдаланып, газдың бір макроскопиялық
параметрінің Р (газ қысымының) микроскопиялық n, m, v2 немесе У
параметрлермен байланысын анықтадық.
Заттың тығыздық ρ молекулалар концентрациясы п және молекуланың т
массасымен келесі байланыста:
ρ = п т (27.9)

Сондықтан газ қысымын былай да анықтауға болады:
Р = 1 ρv2 (27.10)
3

Температура
Бақылаудың көрсетуінше, ыстық және суық денелер жанасқанда, бірінші
дененің де, екінші дененің де физикалық параметрлері өзгереді.

Жылу берілісі. Жылулық тепе-теңдік
Өзара жанасқан денелердің физикалық параметрлері өзгеруін тудыратын
процесс жылу беріліс деп аталады. Мысалы, денелердің көлемі өзгеруі мүмкін.
Жылу беріліс аяқталғанда денелердің макроскопиялық параметрлерінің өзгеруі
де тоқтайды. Бұл күй жылулық тепе-теңдік деп аталады.
Температура
Денлер жүйесі тепе-теңдік күйде болғанда, жүйенің барлық бөліктерінде
бірдей болатын физикалық параметр температура деп аталады.
Температура физикалық параметр ретінде бір денеден екінші денеге жылу
беріліс мүмкіншілігін және бағытын анықтайды.

Сұйықтық термометр
Сұйықтық термометр – температураны өлшейтін ең қарапайым аспап.
Температура өлшуге термометрдегі сұйықты қыздырғанда, оның көлемінің
өсу қасиетін пайдаланады. Ең жиі қолданатын температуралық шкала – Цельсий
шкаласы. Бұл шкалада 00 ретінде мұздың еру температурасы, ал 1000 ретінде
қалыпты қысымда судың қайнау температурасы алынған.
Температура деген ұғым жұмыс денесі ретінде пайдаланатын нақты бір
заттың физикалық сипаттамаларымен байланысып қалады. Сондықтан тәжірибеде
байқалатын әлдебір физикалық шамалардың сұйықтық термометрмен өлшенген
температурадан тәуелділігі осы сұйық көлемінің қыздырғандағы
ерекшеліктеірмен байланысты болуы мүмкін.
Көлемі тұрақты кез келген газдарды бірдей қыздырғанда, олардың
қысымдарының өсуі бірдей болатыны ХVІІІ ғасырда экспериментті түрде
анықталады. Температураны Цельсий шкаласында өлшегенде көлемдері тұрақты
газдардың қысымы:
Р = P0 (1 + αt) (28.1)
Заңдылыққа сәйкес өзгереді, мұнда P0–00С-тағы қысым, Р–t температурадағы
қысым, α = 1273,15 – қысымның термиялық коэффициенті.
(28.1) өрнектен:
t = P – P0 (28.2)
α P0

Газдық термометр

Сонымен газ орналасқан ыдысты манометрмен қоссақ, температураны
манометрдің көрсеткіштерінен анықтауға болады. Бұл өлшеуіш аспап газдық
термометр деп аталады.

Абсолют температура
Егер зат – 273,150С температурада газ тәрізді күйде қалатын болса,
(28.1) өрнекке сәйкес газдың қысымы бұл температурада нөлге тең болады. Осы
температураны жаңа температуралық шкалада бастапқы санақ нүктесі абсолют
нөл ретінде қабылданады, ал температураның өлшем бірлігін – 1 кельвинді
(1К) 10С-қа тең алды. Абсолют нөлден саналатын, кельвинмен өлшенетін Т
температура абсолют температура деп аталады ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.