Группа ПК 1 Физика 05.11.2020. Тема 5. Основные положения молекулярно – кинетической теории (МКТ).
учебно-методический материал по физике

Тема 5. Основные положения молекулярно – кинетической теории (МКТ)

Строение вещества описывается с помощью молекулярно-кинетической теории.

В основу этой теории входят три положения:

1. Все вещества состоят из отдельных частиц − молекул и атомов. Молекулы могут состоять как из одного атома, так и из нескольких. Они очень малы. Глаз человека не способен разглядеть

Молекулы и атомы − электрически нейтральные частицы, однако они могут приобретать дополнительный электрический заряд, то есть становиться положительным и отрицательным ионами.

2. Все эти частицы находятся в непрерывном беспорядочном движении. С ростом температуры скорость частиц вещества увеличивается, поэтому беспорядочное движение частиц принято называть тепловым. Это движение не зависит от внешних воздействий. Движение происходит в непредсказуемом направлении из-за столкновения молекул. 

3. Молекулы и атомы взаимодействуют друг с другом с силами, имеющими электрическую природу. Частицы вещества одновременно и притягиваются, и отталкиваются друг от друга, и по этой причине располагаются на определенных расстояниях друг от друга.

Силы взаимодействия частиц у разных веществ различны. Этим объясняются различия многих свойств веществ, например их агрегатное состояние. Действие молекулярных сил возможно лишь на очень малых расстояниях, сравнимых с размерами самих частиц вещества. Гравитационным взаимодействием между этими частицами можно пренебречь.

Первое положение молекулярно-кинетической теории будет доказываться фотографиями веществ, выполненных с помощью специальных микроскопов, испарением веществ, уменьшением суммарного объема некоторых жидкостей в результате их смешивания друг с другом. Например, при смешивании спирта с водой маленькие молекулы воды займут промежутки между большими молекулами спирта (молекулы спирта в 2–3 раза крупнее молекул воды).

Второе положение молекулярно-кинетической теории будет доказываться броуновским движением и диффузией:

Броуновское движение − тепловое движение мельчайших частиц, взвешенных в жидкости или газе.

Диффузия − явление проникновение молекул одного вещества в промежутки между молекулами другого. Чем выше температура, тем быстрее происходит диффузия.

Третье положение молекулярно-кинетической теории будет доказываться существованием макроскопических тел.

Идеальный газ − газ, для которого взаимодействием и размерами молекул можно пренебречь.

При достаточном разрежении (например, воздух при обычных, близких к нормальным условиям) газы с хорошей точностью описываются этой моделью.

Состояние газов, удовлетворяющих этой модели, описывается гораздо более простыми уравнениями, чем в случае реальных газов, в уравнениях для которых возникают многочисленные поправки, учитывающие взаимодействие между молекулами и их суммарный собственный объем.

По сути, молекулы представляются в виде маленьких упругих шариков, которые, не задевая друг друга, летают по всему предоставленному объему и, изменяя свой импульс при ударах о стенки, оказывают на них давление. 

Эта простая модель позволяет аналитически (без эксперимента) установить связь между давлением газа, массой, скоростью его молекул и их концентрацией.