Fizica reală

REAL FIZICĂ

Teoria moleculare-cinetică se referă la doctrina structurii și a proprietăților materiei pe baza ideii existenței atomilor și a moleculelor ca particule mai mici ale unei substanțe chimice. În inima teoriei moleculare-cinetice se află trei puncte principale:







  1. Toate substanțele - lichide, solide și gazoase - se formează din cele mai mici particule - molecule, care în sine constau în atomi ("molecule elementare"). Moleculele unei substanțe chimice pot fi simple și complexe și constau din unul sau mai mulți atomi. Moleculele și atomii sunt particule neutre din punct de vedere electric. În anumite condiții, moleculele și atomii pot dobândi o sarcină electrică suplimentară și se pot transforma în ioni pozitivi sau negativi.
  2. Atomii și moleculele sunt în mișcare continuă haotică.
  3. Particulele interacționează între ele prin forțe care au o natură electrică. Interacțiunea gravitațională între particule este neglijabilă.

Figura 1. Traiectoria unei particule Browniene.

Cea mai izbitoare confirmare experimentală a teoriei moleculare-cinetice a mișcării dezordonate a atomilor și a moleculelor este mișcarea browniană. Aceasta este mișcarea termică a particulelor microscopice minute suspendate într-un lichid sau gaz. A fost descoperită de botanistul englez R. Brown (1827). Partile browniene se misca sub influenta grevelor dezordonate de molecule. Din cauza mișcării termice haotice a moleculelor, aceste impacturi nu se compensează niciodată reciproc. Drept urmare, viteza particulei Brownian variază aleatoriu în modul și direcție, iar traiectoria sa este o curbă zigzag complexă (Figura 1).

Această distanță poate fi luată în mod condiționat ca diametrul moleculei. Energia de interacțiune potențială la r = r0 este minimă. Pentru a îndepărta unul de celălalt două molecule situate la o distanță r0. este necesar să le informăm despre energia suplimentară E0. Cantitatea E0 se numește adâncimea canalului potențial sau a energiei de legare.







Figura 2. Forța interacțiunii F și energia potențială a interacțiunii Ep a două molecule. F> 0 este forța respingătoare, F <0 – сила притяжения.

Moleculele sunt extrem de mici în dimensiune. Moleculele monatomice simple au dimensiuni de ordinul 10-10 m. Moleculele complexe polyatomice pot avea dimensiuni sute și mii de ori mai mari. Mișcarea haotică dezordonată a moleculelor se numește mișcare termică. Energia cinetică a mișcării termice crește odată cu creșterea temperaturii. La temperaturi scăzute, energia cinetică medie a moleculei poate fi mai mică decât adâncimea canalului potențial E0. În acest caz, moleculele se condensează într-o substanță lichidă sau solidă; distanța medie dintre molecule va fi aproximativ egală cu r0. Pe măsură ce crește temperatura, energia cinetică medie a moleculei devine mai mare decât E0, moleculele sunt împrăștiate și se formează o substanță gazoasă. În solide, moleculele fac oscilații aleatorii în jurul centrelor fixe (poziții de echilibru).

Aceste centre pot fi amplasate în spațiu neregulat (corpuri amorfe) sau formează structuri de volum ordonate (corpuri cristaline). În lichide, moleculele au o libertate mult mai mare pentru mișcarea termică. Ele nu sunt atașate la anumite centre și se pot mișca în jurul întregului volum al fluidului. Aceasta explică fluiditatea lichidelor. Moleculele de fluid din apropiere pot forma, de asemenea, structuri comandate care conțin mai multe molecule.

Acest fenomen se numește ordine cu rază scurtă de acțiune, spre deosebire de ordinea cu rază lungă de acțiune. caracteristic corpurilor cristaline. În gaze, distanțele dintre molecule sunt de obicei mult mai mari decât dimensiunile lor. Forțele de interacțiune dintre molecule la distanțe atât de mari sunt mici și fiecare moleculă se deplasează de-a lungul unei linii drepte până la o altă ciocnire cu o altă moleculă sau cu peretele vasului. Distanța medie dintre moleculele de aer în condiții normale este de ordinul a 10-8 m, adică zeci de ori mai mare decât dimensiunea moleculelor. Interacțiunea slabă dintre molecule explică capacitatea gazelor de a se extinde și a umple întregul volum al vasului. În limita, atunci când interacțiunea tinde la zero, ajungem la conceptul de gaz ideal. În teoria moleculare-cinetică, cantitatea de materie este considerată a fi proporțională cu numărul de particule. Unitatea de cantitate de substanță se numește mol (mole).

Mole este cantitatea unei substanțe care conține cât mai multe particule (molecule), deoarece există atomi în 0,012 kg de carbon 12C. Moleculă de carbon constă dintr-un atom. Astfel, un mol de substanță conține același număr de particule (molecule). Acest număr este numit Avogadro constant NA:

NA = 6,02 · 1023 mol-1.

Avogadro constant este una dintre cele mai importante constante în teoria moleculare-cinetică. Cantitatea de substanță # 957; este definit ca raportul dintre numărul N al particulelor (moleculelor) de materie și NA constant al lui Avogadro:







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: