Ο κόσμος στον οποίο ζούμε είναι αφάνταστα όμορφος και γεμάτος πολλές διαφορετικές διαδικασίες που καθορίζουν την πορεία της ζωής. Όλες αυτές οι διαδικασίες μελετώνται από τη γνώριμη επιστήμη - φυσική. Παρέχει την ευκαιρία να αποκτήσετε τουλάχιστον κάποια ιδέα για την προέλευση του σύμπαντος. Σε αυτό το άρθρο, θα εξετάσουμε μια έννοια όπως η μοριακή κινητική θεωρία, οι εξισώσεις, οι τύποι και οι τύποι της. Ωστόσο, προτού προχωρήσετε σε μια βαθύτερη μελέτη αυτών των θεμάτων, πρέπει να ξεκαθαρίσετε μόνοι σας την ίδια την έννοια της φυσικής και τους τομείς που μελετά.
Τι είναι η φυσική;
Στην πραγματικότητα, αυτή είναι μια πολύ εκτεταμένη επιστήμη και, ίσως, μια από τις πιο θεμελιώδεις στην ιστορία της ανθρωπότητας. Για παράδειγμα, εάν η ίδια επιστήμη των υπολογιστών σχετίζεται σχεδόν με κάθε τομέα της ανθρώπινης δραστηριότητας, είτε πρόκειται για υπολογιστικό σχεδιασμό είτε για δημιουργία κινούμενων σχεδίων, τότε η φυσική είναι η ίδια η ζωή, μια περιγραφή των πολύπλοκων διαδικασιών και ροών της. Ας προσπαθήσουμε να ξεχωρίσουμε το νόημά του, απλοποιώντας την κατανόηση όσο το δυνατόν περισσότερο.
ΛοιπόνΈτσι, η φυσική είναι μια επιστήμη που ασχολείται με τη μελέτη της ενέργειας και της ύλης, τις συνδέσεις μεταξύ τους, την εξήγηση πολλών διεργασιών που συμβαίνουν στο απέραντο σύμπαν μας. Η μοριακή-κινητική θεωρία της δομής της ύλης είναι μόνο μια μικρή σταγόνα στη θάλασσα των θεωριών και των κλάδων της φυσικής.
Η ενέργεια, την οποία αυτή η επιστήμη μελετά λεπτομερώς, μπορεί να αναπαρασταθεί με ποικίλες μορφές. Για παράδειγμα, με τη μορφή φωτός, κίνησης, βαρύτητας, ακτινοβολίας, ηλεκτρισμού και πολλών άλλων μορφών. Θα θίξουμε σε αυτό το άρθρο τη μοριακή κινητική θεωρία της δομής αυτών των μορφών.
Η μελέτη της ύλης μας δίνει μια ιδέα για την ατομική δομή της ύλης. Παρεμπιπτόντως, προκύπτει από τη μοριακή-κινητική θεωρία. Η επιστήμη της δομής της ύλης μας επιτρέπει να κατανοήσουμε και να βρούμε το νόημα της ύπαρξής μας, τους λόγους για την εμφάνιση της ζωής και του ίδιου του Σύμπαντος. Ας προσπαθήσουμε ακόμα να μελετήσουμε τη μοριακή κινητική θεωρία της ύλης.
Πρώτον, απαιτείται κάποια εισαγωγή για την πλήρη κατανόηση της ορολογίας και τυχόν συμπεράσματα.
Θέματα φυσικής
Απαντώντας στο ερώτημα τι είναι η μοριακή-κινητική θεωρία, δεν μπορούμε παρά να μιλήσουμε για τμήματα της φυσικής. Καθένα από αυτά ασχολείται με τη λεπτομερή μελέτη και εξήγηση ενός συγκεκριμένου τομέα της ανθρώπινης ζωής. Ταξινομούνται ως εξής:
- Μηχανική, η οποία χωρίζεται σε δύο ακόμη ενότητες: κινηματική και δυναμική.
- Static.
- Θερμοδυναμική.
- Μοριακή τομή.
- Ηλεκτροδυναμική.
- Optics.
- Φυσική των κβαντών και του ατομικού πυρήνα.
Ας μιλήσουμε συγκεκριμένα για τα μοριακάφυσική, γιατί βασίζεται στη μοριακή-κινητική θεωρία.
Τι είναι η θερμοδυναμική;
Γενικά, το μοριακό μέρος και η θερμοδυναμική είναι στενά συνδεδεμένοι κλάδοι της φυσικής, οι οποίοι μελετούν αποκλειστικά τη μακροσκοπική συνιστώσα του συνολικού αριθμού των φυσικών συστημάτων. Αξίζει να θυμηθούμε ότι αυτές οι επιστήμες περιγράφουν ακριβώς την εσωτερική κατάσταση των σωμάτων και των ουσιών. Για παράδειγμα, η κατάστασή τους κατά τη θέρμανση, την κρυστάλλωση, την εξάτμιση και τη συμπύκνωση, σε ατομικό επίπεδο. Με άλλα λόγια, η μοριακή φυσική είναι η επιστήμη των συστημάτων που αποτελούνται από έναν τεράστιο αριθμό σωματιδίων: άτομα και μόρια.
Ήταν αυτές οι επιστήμες που μελέτησαν τις κύριες διατάξεις της μοριακής κινητικής θεωρίας.
Ακόμη και στο μάθημα της έβδομης τάξης, γνωρίσαμε τις έννοιες των μικρο- και μακρο-κόσμων, συστημάτων. Δεν θα είναι περιττό να ανανεώσετε αυτούς τους όρους στη μνήμη.
Ο μικρόκοσμος, όπως μπορούμε να δούμε από το όνομά του, αποτελείται από στοιχειώδη σωματίδια. Με άλλα λόγια, αυτός είναι ο κόσμος των μικρών σωματιδίων. Τα μεγέθη τους μετρώνται στην περιοχή από 10-18 m έως 10-4 m και ο χρόνος της πραγματικής τους κατάστασης μπορεί να φτάσει τόσο το άπειρο όσο και δυσανάλογα μικρά διαστήματα, για παράδειγμα, 10-20 s.
Το
Macroworld θεωρεί σώματα και συστήματα σταθερών μορφών, που αποτελούνται από πολλά στοιχειώδη σωματίδια. Τέτοια συστήματα είναι ανάλογα με το ανθρώπινο μέγεθος μας.
Επιπλέον, υπάρχει κάτι σαν μέγα κόσμος. Αποτελείται από τεράστιους πλανήτες, κοσμικούς γαλαξίες και συμπλέγματα.
Βασικάθεωρία
Τώρα που ανακεφαλαιώσαμε λίγο και θυμηθήκαμε τους βασικούς όρους της φυσικής, μπορούμε να πάμε απευθείας στο κύριο θέμα αυτού του άρθρου.
Η μοριακή-κινητική θεωρία εμφανίστηκε και διατυπώθηκε για πρώτη φορά τον δέκατο ένατο αιώνα. Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι περιγράφει λεπτομερώς τη δομή οποιασδήποτε ουσίας (συχνότερα τη δομή των αερίων παρά των στερεών και υγρών σωμάτων), με βάση τρεις θεμελιώδεις διατάξεις που συλλέχθηκαν από τις υποθέσεις εξεχόντων επιστημόνων όπως ο Robert Hooke, Isaac Newton, Daniel Bernoulli, Mikhail Lomonosov και πολλοί άλλοι.
Οι κύριες διατάξεις της μοριακής κινητικής θεωρίας ακούγονται ως εξής:
- Απολύτως όλες οι ουσίες (ανεξάρτητα από το αν είναι υγρές, στερεές ή αέριες) έχουν πολύπλοκη δομή, που αποτελείται από μικρότερα σωματίδια: μόρια και άτομα. Τα άτομα ονομάζονται μερικές φορές "στοιχειώδη μόρια".
- Όλα αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια βρίσκονται πάντα σε μια κατάσταση συνεχούς και χαοτικής κίνησης. Καθένας από εμάς έχει συναντήσει μια άμεση απόδειξη αυτής της πρότασης, αλλά, πιθανότατα, δεν έδωσε μεγάλη σημασία σε αυτήν. Για παράδειγμα, όλοι είδαμε με φόντο τις ακτίνες του ήλιου ότι τα σωματίδια σκόνης κινούνται συνεχώς σε χαοτική κατεύθυνση. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα άτομα παράγουν αμοιβαίες ωθήσεις μεταξύ τους, μεταδίδοντας συνεχώς κινητική ενέργεια μεταξύ τους. Αυτό το φαινόμενο μελετήθηκε για πρώτη φορά το 1827, και πήρε το όνομά του από τον ανακαλυφτή - «Μπροουνική κίνηση».
- Όλα τα στοιχειώδη σωματίδια βρίσκονται σε διαδικασία συνεχούς αλληλεπίδρασης μεταξύ τους μεορισμένες δυνάμεις που έχουν ηλεκτρικό βράχο.
Αξίζει να σημειωθεί ότι ένα άλλο παράδειγμα που περιγράφει τη θέση νούμερο δύο, το οποίο μπορεί επίσης να ισχύει, για παράδειγμα, στη μοριακή κινητική θεωρία των αερίων, είναι η διάχυση. Το συναντάμε στην καθημερινή ζωή και σε πολλαπλές δοκιμές και ελέγχους, επομένως είναι σημαντικό να έχουμε μια ιδέα για αυτό.
Πρώτα, εξετάστε τα ακόλουθα παραδείγματα:
Ο γιατρός έριξε κατά λάθος αλκοόλ από μια φιάλη στο τραπέζι. Ή ίσως σας πέταξε το μπουκάλι του αρώματος και απλώθηκε σε όλο το πάτωμα.
Γιατί, σε αυτές τις δύο περιπτώσεις, τόσο η μυρωδιά του αλκοόλ όσο και η μυρωδιά του αρώματος θα γεμίσουν ολόκληρο το δωμάτιο μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, και όχι μόνο την περιοχή όπου χύθηκε το περιεχόμενο αυτών των ουσιών;
Η απάντηση είναι απλή: διάχυση.
Διάχυση - τι είναι; Πώς ρέει;
Αυτή είναι μια διαδικασία κατά την οποία τα σωματίδια που αποτελούν μια συγκεκριμένη ουσία (συνήθως ένα αέριο) διεισδύουν στα διαμοριακά κενά μιας άλλης. Στα παραπάνω παραδείγματά μας, συνέβη το εξής: λόγω θερμικής, δηλαδή συνεχούς και διασπασμένης κίνησης, μόρια αλκοόλης ή/και αρώματος έπεσαν στα κενά μεταξύ των μορίων του αέρα. Σταδιακά, υπό την επίδραση της σύγκρουσης με άτομα και μόρια αέρα, εξαπλώθηκαν σε όλο το δωμάτιο. Παρεμπιπτόντως, η ένταση της διάχυσης, δηλαδή η ταχύτητα της ροής της, εξαρτάται από την πυκνότητα των ουσιών που εμπλέκονται στη διάχυση, καθώς και από την ενέργεια κίνησης των ατόμων και των μορίων τους, που ονομάζεται κινητική. Όσο μεγαλύτερη είναι η κινητική ενέργεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα αυτών των μορίων, αντίστοιχα, και η ένταση.
Η ταχύτερη διαδικασία διάχυσης μπορεί να ονομαστεί διάχυση στα αέρια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το αέριο δεν είναι ομοιογενές στη σύνθεσή του, πράγμα που σημαίνει ότι τα διαμοριακά κενά στα αέρια καταλαμβάνουν σημαντικό χώρο, αντίστοιχα, και η διαδικασία εισαγωγής ατόμων και μορίων ξένης ουσίας σε αυτά προχωρά ευκολότερα και γρηγορότερα.
Αυτή η διαδικασία είναι λίγο πιο αργή στα υγρά. Η διάλυση των κύβων ζάχαρης σε μια κούπα τσάι είναι απλώς ένα παράδειγμα της διάχυσης ενός στερεού σε ένα υγρό.
Αλλά ο μεγαλύτερος χρόνος είναι η διάχυση σε σώματα με στερεή κρυσταλλική δομή. Αυτό ακριβώς είναι, γιατί η δομή των στερεών είναι ομοιογενής και έχει ένα ισχυρό κρυσταλλικό πλέγμα, στα κύτταρα του οποίου δονούνται τα άτομα του στερεού. Για παράδειγμα, εάν οι επιφάνειες δύο μεταλλικών ράβδων καθαριστούν καλά και στη συνέχεια έρθουν σε επαφή μεταξύ τους, τότε μετά από αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα θα είμαστε σε θέση να ανιχνεύσουμε κομμάτια του ενός μετάλλου στο άλλο και το αντίστροφο.
Όπως κάθε άλλο θεμελιώδες τμήμα, η βασική θεωρία της φυσικής χωρίζεται σε ξεχωριστά μέρη: ταξινόμηση, τύπους, τύπους, εξισώσεις κ.λπ. Έτσι, μάθαμε τα βασικά της μοριακής κινητικής θεωρίας. Αυτό σημαίνει ότι μπορείτε να προχωρήσετε με ασφάλεια στην εξέταση μεμονωμένων θεωρητικών μπλοκ.
Μοριακή-κινητική θεωρία αερίων
Υπάρχει ανάγκη να κατανοηθούν οι διατάξεις της θεωρίας του αερίου. Όπως είπαμε νωρίτερα, θα εξετάσουμε τα μακροσκοπικά χαρακτηριστικά των αερίων, όπως η πίεση και η θερμοκρασία. Αυτό είναιθα χρειαστεί αργότερα για να εξαχθεί η εξίσωση της μοριακής-κινητικής θεωρίας των αερίων. Αλλά τα μαθηματικά - αργότερα, και τώρα ας ασχοληθούμε με τη θεωρία και, κατά συνέπεια, τη φυσική.
Οι επιστήμονες έχουν διατυπώσει πέντε διατάξεις της μοριακής θεωρίας των αερίων, οι οποίες χρησιμεύουν για την κατανόηση του κινητικού μοντέλου των αερίων. Ακούγονται ως εξής:
- Όλα τα αέρια αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια που δεν έχουν ορισμένο μέγεθος, αλλά έχουν συγκεκριμένη μάζα. Με άλλα λόγια, ο όγκος αυτών των σωματιδίων είναι ελάχιστος σε σύγκριση με το μήκος μεταξύ τους.
- Τα άτομα και τα μόρια των αερίων πρακτικά δεν έχουν δυναμική ενέργεια, αντίστοιχα, σύμφωνα με το νόμο, όλη η ενέργεια είναι ίση με κινητική.
- Έχουμε ήδη εξοικειωθεί με αυτή τη θέση νωρίτερα - κίνηση Brown. Δηλαδή, τα σωματίδια αερίου βρίσκονται πάντα σε συνεχή και χαοτική κίνηση.
- Απολύτως όλες οι αμοιβαίες συγκρούσεις σωματιδίων αερίου, που συνοδεύονται από το μήνυμα της ταχύτητας και της ενέργειας, είναι απολύτως ελαστικές. Αυτό σημαίνει ότι δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας ή απότομα άλματα στην κινητική τους ενέργεια κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης.
- Υπό κανονικές συνθήκες και σταθερή θερμοκρασία, η μέση ενέργεια της κίνησης των σωματιδίων σχεδόν όλων των αερίων είναι η ίδια.
Μπορούμε να ξαναγράψουμε την πέμπτη θέση μέσω αυτού του τύπου εξίσωσης της μοριακής-κινητικής θεωρίας των αερίων:
E=1/2mv^2=3/2kT, όπου k είναι η σταθερά Boltzmann. T - θερμοκρασία σε Kelvin.
Αυτή η εξίσωση μας κάνει να κατανοήσουμε τη σχέση μεταξύ της ταχύτητας των στοιχειωδών σωματιδίων αερίου και της απόλυτης θερμοκρασίας τους. Αντίστοιχα, τόσο υψηλότερο είναι το απόλυτό τουςθερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα και η κινητική τους ενέργεια.
Πίεση αερίου
Τέτοια μακροσκοπικά στοιχεία του χαρακτηριστικού, όπως η πίεση των αερίων, μπορούν επίσης να εξηγηθούν χρησιμοποιώντας την κινητική θεωρία. Για να το κάνετε αυτό, ας φανταστούμε το ακόλουθο παράδειγμα.
Ας υποθέσουμε ότι ένα μόριο κάποιου αερίου βρίσκεται σε ένα κουτί, το μήκος του οποίου είναι L. Ας χρησιμοποιήσουμε τις διατάξεις της θεωρίας αερίων που περιγράφηκαν παραπάνω και λάβουμε υπόψη το γεγονός ότι η μοριακή σφαίρα κινείται μόνο κατά μήκος του x -άξονας. Έτσι, θα μπορέσουμε να παρατηρήσουμε τη διαδικασία της ελαστικής σύγκρουσης με ένα από τα τοιχώματα του σκάφους (κουτί).
Η ορμή της συνεχιζόμενης σύγκρουσης, όπως γνωρίζουμε, καθορίζεται από τον τύπο: p=mv, αλλά σε αυτήν την περίπτωση, αυτός ο τύπος θα λάβει μια μορφή προβολής: p=mv(x).
Δεδομένου ότι θεωρούμε μόνο τη διάσταση του άξονα x, δηλαδή τον άξονα x, η συνολική μεταβολή της ορμής θα εκφραστεί με τον τύπο: mv(x) - m(-v(x))=2mv(x).
Στη συνέχεια, εξετάστε τη δύναμη που ασκεί το αντικείμενό μας χρησιμοποιώντας τον δεύτερο νόμο του Νεύτωνα: F=ma=P/t.
Από αυτούς τους τύπους εκφράζουμε την πίεση από την πλευρά του αερίου: P=F/a;
Τώρα ας αντικαταστήσουμε την έκφραση δύναμης στον προκύπτοντα τύπο και πάρουμε: P=mv(x)^2/L^3.
Μετά από αυτό, ο τελικός τύπος πίεσης μπορεί να γραφτεί για τον Ν-ο αριθμό μορίων αερίου. Με άλλα λόγια, θα μοιάζει με αυτό:
P=Nmv(x)^2/V, όπου v είναι ταχύτητα και V είναι όγκος.
Τώρα ας προσπαθήσουμε να επισημάνουμε μερικές βασικές διατάξεις για την πίεση αερίου:
- Εκδηλώνεται μέσωσυγκρούσεις μορίων με μόρια των τοιχωμάτων του αντικειμένου στο οποίο βρίσκεται.
- Το μέγεθος της πίεσης είναι ευθέως ανάλογο με τη δύναμη και την ταχύτητα πρόσκρουσης των μορίων στα τοιχώματα του δοχείου.
Μερικά σύντομα συμπεράσματα για τη θεωρία
Προτού προχωρήσουμε παραπέρα και εξετάσουμε τη βασική εξίσωση της μοριακής θεωρίας κινητικής, σας προσφέρουμε μερικά σύντομα συμπεράσματα από τα παραπάνω σημεία και τη θεωρία:
- Το μέτρο της μέσης ενέργειας κίνησης των ατόμων και των μορίων του είναι η απόλυτη θερμοκρασία.
- Όταν δύο διαφορετικά αέρια βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία, τα μόριά τους έχουν την ίδια μέση κινητική ενέργεια.
- Η ενέργεια των σωματιδίων αερίου είναι ευθέως ανάλογη με τη μέση τετραγωνική ταχύτητα: E=1/2mv^2.
- Αν και τα μόρια αερίου έχουν μέση κινητική ενέργεια, αντίστοιχα, και μέση ταχύτητα, τα μεμονωμένα σωματίδια κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες: άλλα γρήγορα, άλλα αργά.
- Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα των μορίων.
- Πόσες φορές αυξάνουμε τη θερμοκρασία του αερίου (για παράδειγμα, διπλάσια), η ενέργεια κίνησης των σωματιδίων του αυξάνεται τόσες φορές (αντίστοιχα, διπλασιάζεται).
Βασική εξίσωση και τύποι
Η βασική εξίσωση της μοριακής κινητικής θεωρίας σάς επιτρέπει να καθορίσετε τη σχέση μεταξύ των ποσοτήτων του μικροκόσμου και, κατά συνέπεια, των μακροσκοπικών, δηλαδή, των μετρούμενων ποσοτήτων.
Ένα από τα απλούστερα μοντέλα που μπορεί να εξετάσει η μοριακή θεωρία είναι το μοντέλο ιδανικού αερίου.
Θα μπορούσατε να το πείτε αυτόαυτό είναι ένα είδος φανταστικού μοντέλου που μελετήθηκε από τη μοριακή κινητική θεωρία ενός ιδανικού αερίου, στο οποίο:
- τα απλούστερα σωματίδια αερίου θεωρούνται ως τέλεια ελαστικές μπάλες που αλληλεπιδρούν τόσο μεταξύ τους όσο και με τα μόρια των τοιχωμάτων οποιουδήποτε σκάφους σε μία μόνο περίπτωση - μια απολύτως ελαστική σύγκρουση.
- οι δυνάμεις έλξης μέσα στο αέριο απουσιάζουν ή μπορούν πραγματικά να παραμεληθούν·
- στοιχεία της εσωτερικής δομής του αερίου μπορούν να ληφθούν ως υλικά σημεία, δηλαδή, ο όγκος τους μπορεί επίσης να αγνοηθεί.
Λαμβάνοντας υπόψη ένα τέτοιο μοντέλο, ο γερμανικής καταγωγής φυσικός Rudolf Clausius έγραψε έναν τύπο για την πίεση του αερίου μέσω της σχέσης μικρο- και μακροσκοπικών παραμέτρων. Μοιάζει με:
p=1/3m(0)nv^2.
Αργότερα αυτός ο τύπος θα ονομαστεί ως η βασική εξίσωση της μοριακής-κινητικής θεωρίας ενός ιδανικού αερίου. Μπορεί να παρουσιαστεί σε πολλές διαφορετικές μορφές. Το καθήκον μας τώρα είναι να δείξουμε ενότητες όπως η μοριακή φυσική, η μοριακή κινητική θεωρία και, ως εκ τούτου, οι πλήρεις εξισώσεις και οι τύποι τους. Επομένως, είναι λογικό να εξετάσουμε άλλες παραλλαγές του βασικού τύπου.
Γνωρίζουμε ότι η μέση ενέργεια που χαρακτηρίζει την κίνηση των μορίων αερίου μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο: E=m(0)v^2/2.
Σε αυτήν την περίπτωση, μπορούμε να αντικαταστήσουμε την έκφραση m(0)v^2 στον αρχικό τύπο πίεσης με τη μέση κινητική ενέργεια. Ως αποτέλεσμα αυτού, θα έχουμε την ευκαιρία να συνθέσουμε τη βασική εξίσωση της μοριακής κινητικής θεωρίας των αερίων με την ακόλουθη μορφή: p=2/3nE.
Εξάλλου, όλοι γνωρίζουμε ότι η έκφραση m(0)n μπορεί να γραφτεί ως γινόμενο δύο πηλίκων:
m/NN/V=m/V=ρ.
Μετά από αυτούς τους χειρισμούς, μπορούμε να ξαναγράψουμε τον τύπο μας για την εξίσωση της μοριακής-κινητικής θεωρίας ενός ιδανικού αερίου σε μια τρίτη, διαφορετική μορφή:
p=1/3ρv^2.
Λοιπόν, ίσως αυτό είναι το μόνο που χρειάζεται να γνωρίζετε για αυτό το θέμα. Απομένει μόνο να συστηματοποιήσουμε τη γνώση που αποκτήθηκε με τη μορφή σύντομων (και όχι τόσο) συμπερασμάτων.
Όλα τα γενικά συμπεράσματα και οι τύποι για το θέμα "Μοριακή-κινητική θεωρία"
Ας ξεκινήσουμε λοιπόν.
First:
Η φυσική είναι μια θεμελιώδης επιστήμη που περιλαμβάνεται στο μάθημα των φυσικών επιστημών, η οποία μελετά τις ιδιότητες της ύλης και της ενέργειας, τη δομή τους, τα πρότυπα ανόργανης φύσης.
Περιλαμβάνει τις ακόλουθες ενότητες:
- μηχανική (κινητική και δυναμική);
- static;
- θερμοδυναμική;
- ηλεκτροδυναμική;
- μοριακή τομή;
- οπτική;
- φυσική των κβαντικών και του ατομικού πυρήνα.
Δεύτερο:
Η σωματιδιακή φυσική και η θερμοδυναμική είναι στενά συνδεδεμένοι κλάδοι που μελετούν την αποκλειστικά μακροσκοπική συνιστώσα του συνολικού αριθμού των φυσικών συστημάτων, δηλαδή συστήματα που αποτελούνται από έναν τεράστιο αριθμό στοιχειωδών σωματιδίων.
Βασίζονται στη μοριακή κινητική θεωρία.
Τρίτο:
Η ουσία του θέματος είναι αυτή. Η μοριακή κινητική θεωρία περιγράφει λεπτομερώς τη δομή μιας ουσίας (συχνότερα τη δομή των αερίων παρά των στερεών).και υγρά σώματα), βασίζονται σε τρεις θεμελιώδεις παραδοχές που συλλέχθηκαν από τις υποθέσεις επιφανών επιστημόνων. Ανάμεσά τους: Robert Hooke, Isaac Newton, Daniel Bernoulli, Mikhail Lomonosov και πολλοί άλλοι.
Τέταρτο:
Τρεις βασικές αρχές της μοριακής κινητικής θεωρίας:
- Όλες οι ουσίες (ανεξάρτητα από το αν είναι υγρές, στερεές ή αέριες) έχουν μια πολύπλοκη δομή που αποτελείται από μικρότερα σωματίδια: μόρια και άτομα.
- Όλα αυτά τα απλά σωματίδια βρίσκονται σε συνεχή χαοτική κίνηση. Παράδειγμα: Brownian κίνηση και διάχυση.
- Όλα τα μόρια υπό οποιεσδήποτε συνθήκες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους με ορισμένες δυνάμεις που έχουν ηλεκτρικό βράχο.
Κάθε μία από αυτές τις διατάξεις της μοριακής κινητικής θεωρίας είναι μια σταθερή βάση στη μελέτη της δομής της ύλης.
πέμπτο:
Διάφορα κύρια σημεία της μοριακής θεωρίας για το μοντέλο αερίου:
- Όλα τα αέρια αποτελούνται από στοιχειώδη σωματίδια που δεν έχουν ορισμένο μέγεθος, αλλά έχουν συγκεκριμένη μάζα. Με άλλα λόγια, ο όγκος αυτών των σωματιδίων είναι ελάχιστος σε σύγκριση με τις μεταξύ τους αποστάσεις.
- Τα άτομα και τα μόρια των αερίων πρακτικά δεν έχουν δυναμική ενέργεια, αντίστοιχα, η συνολική τους ενέργεια είναι ίση με την κινητική.
- Έχουμε ήδη εξοικειωθεί με αυτή τη θέση νωρίτερα - κίνηση Brown. Δηλαδή, τα σωματίδια αερίου βρίσκονται πάντα σε συνεχή και τυχαία κίνηση.
- Απολύτως όλες οι αμοιβαίες συγκρούσεις ατόμων και μορίων αερίων, που συνοδεύονται από το μήνυμα της ταχύτητας και της ενέργειας, είναι εντελώς ελαστικές. Αυτό είναισημαίνει ότι δεν υπάρχει απώλεια ενέργειας ή απότομα άλματα στην κινητική τους ενέργεια κατά τη διάρκεια μιας σύγκρουσης.
- Υπό κανονικές συνθήκες και σταθερή θερμοκρασία, η μέση κινητική ενέργεια σχεδόν όλων των αερίων είναι η ίδια.
Έκτη:
Συμπεράσματα από τη θεωρία για τα αέρια:
- Η απόλυτη θερμοκρασία είναι ένα μέτρο της μέσης κινητικής ενέργειας των ατόμων και των μορίων της.
- Όταν δύο διαφορετικά αέρια βρίσκονται στην ίδια θερμοκρασία, τα μόριά τους έχουν την ίδια μέση κινητική ενέργεια.
- Η μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων αερίου είναι ευθέως ανάλογη με τη μέση τετραγωνική ταχύτητα της ρίζας: E=1/2mv^2.
- Αν και τα μόρια αερίου έχουν μέση κινητική ενέργεια, αντίστοιχα, και μέση ταχύτητα, τα μεμονωμένα σωματίδια κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες: άλλα γρήγορα, άλλα αργά.
- Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα των μορίων.
- Πόσες φορές αυξάνουμε τη θερμοκρασία του αερίου (για παράδειγμα, διπλάσια), η μέση κινητική ενέργεια των σωματιδίων του αυξάνεται επίσης τόσες φορές (αντίστοιχα, διπλασιάζεται).
- Η σχέση μεταξύ της πίεσης ενός αερίου στα τοιχώματα του δοχείου στο οποίο βρίσκεται και της έντασης των κρούσεων των μορίων σε αυτά τα τοιχώματα είναι ευθέως ανάλογη: όσο περισσότερες κρούσεις, τόσο μεγαλύτερη είναι η πίεση και αντίστροφα.
Έβδομος:
Ένα ιδανικό μοντέλο αερίου είναι ένα μοντέλο στο οποίο πρέπει να πληρούνται οι ακόλουθες προϋποθέσεις:
- Τα μόρια αερίου μπορούν και θεωρούνται ως τέλεια ελαστικές μπάλες.
- Αυτές οι μπάλες μπορούν να αλληλεπιδράσουν μεταξύ τους και με τους τοίχους οποιουδήποτε άλλουσκάφος σε μία μόνο περίπτωση - απολύτως ελαστική σύγκρουση.
- Οι δυνάμεις που περιγράφουν την αμοιβαία ώθηση μεταξύ ατόμων και μορίων ενός αερίου απουσιάζουν ή μπορούν πραγματικά να παραμεληθούν.
- Τα άτομα και τα μόρια θεωρούνται ως υλικά σημεία, δηλαδή, ο όγκος τους μπορεί επίσης να παραμεληθεί.
Όγδοο:
Ας δώσουμε όλες τις βασικές εξισώσεις και ας δείξουμε τους τύπους στο θέμα "Μοριακή-κινητική θεωρία":
p=1/3m(0)nv^2 - η βασική εξίσωση για το μοντέλο ιδανικού αερίου, που προέρχεται από τον Γερμανό φυσικό Rudolf Clausius.
p=2/3nE - η βασική εξίσωση της μοριακής-κινητικής θεωρίας ενός ιδανικού αερίου. Προέρχεται από τη μέση κινητική ενέργεια των μορίων.
р=1/3ρv^2 - η ίδια εξίσωση, αλλά λαμβάνεται υπόψη μέσω της πυκνότητας και της μέσης τετραγωνικής ταχύτητας της ρίζας των ιδανικών μορίων αερίου.
m(0)=M/N(a) - ο τύπος για την εύρεση της μάζας ενός μορίου μέσω του αριθμού Avogadro.
v^2=(v(1)+v(2)+v(3)+…)/N - τύπος για την εύρεση της μέσης τετραγωνικής ταχύτητας των μορίων, όπου v(1), v(2), v (3) και ούτω καθεξής - η ταχύτητα του πρώτου μορίου, του δεύτερου, του τρίτου και ούτω καθεξής μέχρι το ντο μόριο.
n=N/V - τύπος για την εύρεση της συγκέντρωσης των μορίων, όπου N είναι ο αριθμός των μορίων σε έναν όγκο αερίου σε έναν δεδομένο όγκο V.
E=mv^2/2=3/2kT - τύποι για την εύρεση της μέσης κινητικής ενέργειας των μορίων, όπου v^2 είναι η ρίζα μέση τετραγωνική ταχύτητα των μορίων, k είναι μια σταθερή τιμή που πήρε το όνομά του από την Αυστριακή φυσική του Ludwig Boltzmann, και T είναι η θερμοκρασία του αερίου.
p=nkT - τύπος πίεσης ως προς τη συγκέντρωση, σταθερόςΟ Boltzmann και η απόλυτη θερμοκρασία Τ. Από αυτήν προκύπτει ένας άλλος θεμελιώδης τύπος, που ανακαλύφθηκε από τον Ρώσο επιστήμονα Mendeleev και τον Γάλλο φυσικό-μηχανικό Claiperon:
pV=m/MRT, όπου R=kN(a) είναι η καθολική σταθερά για τα αέρια.
Τώρα ας δείξουμε σταθερές για διαφορετικές ισο-διεργασίες: ισοβαρικές, ισοχωρικές, ισόθερμες και αδιαβατικές.
pV/T=const - εκτελείται όταν η μάζα και η σύσταση του αερίου είναι σταθερές.
рV=const - εάν η θερμοκρασία είναι επίσης σταθερή.
V/T=const - εάν η πίεση του αερίου είναι σταθερή.
p/T=const - εάν ο όγκος είναι σταθερός.
Ίσως αυτό είναι το μόνο που πρέπει να γνωρίζετε για αυτό το θέμα.
Σήμερα βυθιστήκαμε σε ένα τέτοιο επιστημονικό πεδίο όπως η θεωρητική φυσική, τα πολλαπλά τμήματα και τα τμήματα της. Πιο αναλυτικά, θίξαμε έναν τέτοιο τομέα της φυσικής όπως η θεμελιώδης μοριακή φυσική και η θερμοδυναμική, δηλαδή η μοριακή-κινητική θεωρία, η οποία, όπως φαίνεται, δεν παρουσιάζει δυσκολίες στην αρχική μελέτη, αλλά στην πραγματικότητα έχει πολλές παγίδες. Διευρύνει την κατανόησή μας για το μοντέλο ιδανικού αερίου, το οποίο μελετήσαμε επίσης λεπτομερώς. Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι εξοικειωθήκαμε επίσης με τις βασικές εξισώσεις της μοριακής θεωρίας στις διάφορες παραλλαγές τους και εξετάσαμε επίσης όλους τους πιο απαραίτητους τύπους για την εύρεση ορισμένων άγνωστων ποσοτήτων σε αυτό το θέμα. Αυτό θα είναι ιδιαίτερα χρήσιμο όταν ετοιμάζεστε να γράψετε τυχόν δοκιμές, εξετάσεις και δοκιμές ή για να επεκτείνουμε τη γενική οπτική και γνώση της φυσικής.
Ελπίζουμε ότι αυτό το άρθρο ήταν χρήσιμο για εσάς και έχετε αντλήσει μόνο τις πιο απαραίτητες πληροφορίες από αυτό, ενισχύοντας τις γνώσεις σας σε τέτοιους πυλώνες θερμοδυναμικής όπως οι βασικές διατάξεις της μοριακής κινητικής θεωρίας.
