Механика молекулярная физика и термодинамика реферат

Обновлено: 04.07.2024

Молекулярная физика и термодинамика на фундаментальном уровне изучают общее понятие об энергии и ее превращениях, свойства и особенности вещества в различных условиях. Рассмотрение вопросов такого рода закладывает основу для освоения общетехнических и специальных дисциплин. В будущей практической деятельности выпускника вуза эти знания и навыки должны помочь в постановке и решении инженерных задач, а также освоении новых видов техники и оборудования.

В соответствии с этим, в учебном пособии последовательно вводятся основные понятия и величины, характеризующие тепловые явления, а также взаимосвязь между ними. Рассмотрены особенности классической статистики, распределение Максвелла-Больцмана, явления переноса, понятие квантовой электроники и плазмы, фазовых превращений.

На основе первого и второго начал рассмотрены основы термодинамики.

Текст сопровождается примерами решения задач по соответствующим темам.

В приложении приведены физические постоянные, некоторые математические соотношения, а также вопросы и задачи для проведения коллоквиумов или самостоятельной работы студентов.

Отсутствующий здесь материал, связанный с квантовой статистикой и физикой твердого тела имеется в ранее опубликованном нами пособии (3).

Содержание пособия соответствует программе по физике для высших технических учебных заведений.

В пособии используется стандартная система единиц СИ, хотя в примерах даются нестандартные единицы (кал, атм, мм. рт. ст. и др.).

ВВЕДЕНИЕ

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Молекулярная физика - раздел физики, изучающий строение и свойства вещества, исходя из вытекающих из опыта представлений о том, что любое тело состоит из большого числа частиц (атомов или молекул), находящихся в непрерывном хаотическом тепловом движении. В механике движение тела однозначно определяется начальными условиями и силами, действующими на тело. Зная эти величины, можно вычислить положение тела в любой момент времени. Такие явления описываются динамическими закономерностями. В молекулярной физике рассматриваются явления, вызванные действием огромного числа частиц. При движении такого огромного числа частиц, координаты и скорости которых постоянно меняются, рассчитать движение каждого из огромного числа атомов или молекул невозможно даже на компьютере, поэтому в данном случае проявляются вероятностные или статистические закономерности, изучаемые методами статистической физики. Это означает, что законы молекулярной физики нельзя свести к законам механики. В статистической физике рассматривается конкретная молекулярная модель и к ней применяются математические методы статистики и теории вероятностей. Следовательно, для исследования используется статистический метод.

Статистический метод основан на законах теории вероятностей и математической статистики.

Статистическая физика рассматривает равновесное состояние - состояние, при котором макроскопические параметры не меняются со временем.

Методами статистической физики изучается, например, диффузия, теплопроводность, теплоемкость - явления, которые полностью определяются строением вещества. Макроскопические процессы в телах, состоящих из большого числа частиц, изучает так же термодинамика.

Термодинамика - раздел физики, изучающий связь и взаимопревращения различных видов энергии, теплоты и работы.

Термодинамика не рассматривает конкретные молекулярные модели. На основе опытных данных формулируются основные законы или начала термодинамики. Эти законы и следствия из них применяются к конкретным физическим явлениям, связанным с макроскопическими превращениями энергии, т.е. не с процессами, происходящими с отдельными атомами и молекулами, а с телами, состоящими из очень большого числа частиц.

Таким образом, предмет у термодинамики и статистической физики один и тот же, различаются лишь методы, которые взаимно дополняют друг друга.

Термодинамика рассматривает термодинамические системы. Системойназывают совокупность физических объектов, заключенных в конечной области пространства. Термодинамической системой называется совокупность макроскопических тел и полей, обменивающихся энергией и веществом друг с другом и с внешней средой. Система может состоять и из одного тела. Признаки, характеризующие систему, например, давление, температура, плотность и ряд других, называются термодинамическими параметрами или параметрами состояния. Обычно подбирается минимальное число параметров, которые полностью описывают состояние системы.

Различают экстенсивные параметры, величины которых, завися от количества вещества и интенсивные параметры, величины которых, не зависят от количества вещества. Примером экстенсивной величины является энергия, интенсивной - плотность, температура. Обычно экстенсивные параметры обозначают прописными буквами, а интенсивные - строчными.

Совокупность всех термодинамических параметров задает термодинамическое состояние системы. Уравнение состояния связывает минимальное число термодинамических параметров, необходимое для описания как самого состояния системы, так и других параметров. Термодинамический метод основан на определении состояния термодинамической системы.

Статистические и термодинамические методы являются эффективными методами исследования любых систем, состоящих из большого числа частиц, а не только молекулярных систем. Это означает, что эти методы являются общефизическими методами исследования, а молекулярная физика выступает лишь в качестве одной из областей их применения.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

по дисциплине Физика

обучаюшаяся 1 курса группы № 4

Назимова Олеся Юрьевна

Преподаватель: Грибова О.М.

п.Тарасовский

Краткая биография М.В. Ломоносова

Направления творческой деятельности ученого

Работы М.В. Ломоносова в области молекулярной физики и термодинамики

«Достигнутое им одним в области физики,

химии, астрономии, приборостроения,

географии, языкознания, истории

достаточно было бы для деятельности

Михаил Васильевич Ломоносов – великий русский ученый, внес большой вклад в развитие отечественной науки. Он проявил себя в самых разных областях науки и техники: химии, географии, геологии, филологии, литературе и русском языке, истории и др. Михаил Васильевич Ломоносов - человек разносторонних интересов. Ученый работал с мозаикой, вел исследования для развития производства фарфора - создавал фарфоровые пробы, разрабатывая теорию цветоведения, нашел пути решения различных практических задач, которые сегодня применяются в кино, печати, цветной фотографии. Это один из основоположников такой области знания, как физическая химия. Михаил Васильевич был приборостроителем, астрономом, геологом, металлургом, писателем и поэтом, историком, художником Мировое значение имеют его достижения как ученого-естествоиспытателя.

Ломоносов Михаил Васильевич признан одним из самых выдающихся ученых 18 века. Своим умом, широтой мысли, своими суждениями он превзошел великих европейских ученых своего времени. Ему первому суждено было прославить на весь мир русскую науку.

В многосторонней деятельности Михаила Васильевича Ломоносова особое место занимает физика. Одним из наиболее важных научных достижений Ломоносова в области физики является атомно-корпускулярная теория строения вещества и материи .

19 ноября 1711 года – рождение в деревне Мишанинской, (ныне село Ломоносово), нынешней Архангельской области на Курострове.

1730 год – получение паспорта в Холмогорске. Путешествие пешком в Москву.

1731 год – становится учеником первой высшей школы – Московской Славяно-греко-латинской академии, расположенной в Законоспасском монастыре на Никольской улице. Изучение латинского – на котором тогда писались почти все ученые книги, славянского и греческого языков. Жил впроголодь, бедно, но наук не оставил.

1734 год – поступление в Киево-Могилянскую академию и изучение материалов богословия.

1741 год - возвратился в Петербург, принят на работу в Петербургскую Академию наук, где стал читать лекции студентам по географии, химии, горному делу, а также обучал стихотворству и русскому языку. На кафедре естествознания занимается сбором окаменелостей и минералов для Кунсткамеры
1741 год –1742 год – работает помощником профессора физического класса Академии.
1745 год – назначен профессором химии в Академии.

1746 год – читает лекции по физике в Академии.

1748 год – создал первую в России химическую лабораторию.

1752 год – читает лекции по физической химии в Академии.

1753 год – основал стекольную фабрику.

1755год – по инициативе Ломоносова открыт Московский университет.
1755 – 1757 год - М.В. Ломоносов - советник канцелярии Академии наук.

1758 год – руководитель Исторического собрания, академической гимназии, академического университета, Географического департамента.
1760 год – почетный член Шведской королевской академии наук.
1763 год – член Академии трех знатнейших художеств в Петербурге:
живописи, скульптуры и архитектуры.

1764 год – почетный член Академии наук Болонского института.
4 апреля 1765 года – умер в своем доме от воспаления легких. Тело было погребено на Лазаревском кладбище Александро-Невской лавры.

Направления творческой деятельности ученого

Творческую деятельность М.В. Ломоносова условно можно разделить на три периода. Первый период с 1741 по 1748 г. был посвящён, главным образом, теоретическим исследованиям в области физики. Второй период охватывает время от постройки химической лаборатории в 1748 году до 1757 г. В эти годы М.В. Ломоносов в основном занимается решением различных вопросов теоретической и экспериментальной химии. Третий период - это период с 1757 г. до конца его жизни. В течение этого времени М.В. Ломоносов, помимо общих занятий, уделяет много времени работам в области различных прикладных наук и административной деятельности.

М.В. Ломоносов внёс значительный вклад в развитие науки физики, в его научной деятельности физика занимает особое место. В многосторонней деятельности ученого физика была первой областью его научных интересов, способствовала формированию материалистического мировоззрения. Исследования М. В. Ломоносова в области естественных наук можно рассматривать как построение единой естественнонаучной картины мира.

Работы М.В. Ломоносова в области молекулярной физики и термодинамики.

1) в телах имеется тем больше теплоты, чем плотнее их связанная материя, и наоборот. Так, рыхлая пакля загорается бо́льшим пламенем, но дающим гораздо меньше жару, чем она же, сжатая более плотно. Соломою, которая в обычных условиях горит легким пламенем, обитатели плодородных областей России, лишенных лесов, пользуются вместо дров, предварительно связав ее в плотные, толстые жгуты. Более пористые дрова при горении дают меньше жара, чем более плотные, а ископаемые угли, содержащие в своих порах каменистую материю, производят более сильный жар, чем древесные угли, имеющие, наподобие губок, пустые промежутки. Затем, воздух нижней атмосферы, который плотнее воздуха более высокой атмосферы, более чем последний согревает обтекаемые им тела, как свидетельствуют теплые долины, окруженные покрытыми вечным льдом горами.

Какое движение вызывает появление теплоты? Можно целый век возить на телеге дрова, и ни одно полено не нагреется ни на один градус. Но если начать тереть одно полено о другое полено, то оно нагреется очень быстро. Очевидно, поленья, крепко прижатые друг к другу, при трении приводят в движение расположенные на поверхности те мельчайшие частички, из которых они построены. Точно так же и молот, ударяясь о железо, заставляет быстрее двигаться частички железа. Внешнее движение всего тела превращается во внутреннее движение частичек, из которых оно состоит. Это-то движение частичек и есть теплота. И этим можно объяснить все тепловые явления.

При нагревании твердого тела его частички двигаются все быстрее и сильнее отталкиваются друг от друга. Промежутки между частицами увеличиваются - оттого и расширяются тела при нагревании. Чем теплее тело, тем быстрее движутся его частички. При дальнейшем нагревании промежутки между частичками становятся столь значительными, что тело не может сохранять прежнюю форму - оно растекается, расплавляется. А когда скорость движения частичек становится настолько большой, что частички разлетаются во все стороны, происходит испарение.

М. В. Ломоносов показал физическую несостоятельность теории теплорода и развил идеи о кинетической теории теплоты. Эта теория была революционной для своего времени, поэтому чаще отвергалась его современниками, чем принималась. Ученый дал по сути современную молекулярно-кинетическую трактовку теории теплоты. Он считал, что теплота состоит во внутреннем движении материи, то есть в теплых и горячих телах движутся нечувствительные частицы, из которых состоят сами тела. Его "корпускулярная философия" стала логическим центром всех естественно-научных достижений Михаила Васильевича Ломоносова.
Можно ли представить себе самую большую возможную степень теплоты (температуру)? Очевидно, нет, потому что скорость движения частичек может возрастать и возрастать. Наоборот, чем холоднее тело, тем меньше скорость движения его частичек, а когда оно прекратится полностью, наступит самая низкая возможная степень теплоты. Ломоносов доказывает, что ". движение может настолько уменьшиться, что, наконец тело достигает состояния совершенного покоя - и никакое дальнейшее уменьшение движения невозможно. Следовательно, по необходимости должна существовать наибольшая и последняя степень холода, состоящая в полном покое частичек, в полном отсутствии вращательного движения их".

Самой высокой температуры тела не существует, при повышении температуры тело может перейти из одного агрегатного состояния в другое (например – плавление твердых тел, испарение жидкостей и др.), а самая низкая температура тела объяснима с точки зрения молекулярного строения тел. Ломоносов указал на возможность существования абсолютного нуля температуры с точки зрения понятий кинетической теории теплоты, отмечая, что полное прекращение движения частиц существует при наибольшей и последней степени холода. Так ученый впервые в истории науки ввел понятие об абсолютном нуле температуры.

"Господин Арнольд, - указывалось в этом отчете, - совсем опровергает, принимая в свои доказательства также и господина Ломоносова, некоторые предположения, но выводя из них противное нововыдуманной теории".

Сам Эйлер высоко оценил работу Ломоносова. В ответном письме он писал: "Недобросовестность и слог немецких газетчиков мне очень хорошо известны и нисколько не трогают меня: я смеюсь, видя, как они терзают прекраснейшие сочинения. Надобно презирать подобные статьи… всякий знает, что появившиеся до сих пор трактаты о причинах теплоты еще не разъяснили вполне этого предмета, и занимающиеся его исследованием заслуживают величайшей похвалы. Вас нельзя не поблагодарить за то, что Вы рассеяли мрак, покрывавший доселе этот вопрос".

Работа Ломоносова о причине теплоты не только была известна, но и вызвала большую дискуссию. Имя русского ученого в Европе было известно еще ранее, т. к. одновременно с сочинениями о природе теплоты в журнале, издаваемом академией на латинском языке и рассылаемом всем иностранным академиям и университетам, были напечатаны еще три статьи Ломоносова, в том числе его замечательная работа "Попытка теории упругой силы воздуха", в которой он впервые дал строго обоснованную кинетическую теорию газов.

Можно говорить не только о приоритете Ломоносова в создании теории теплоты, основанной на молекулярно-атомистических представлениях, но и о том, что эта теория, как и другие его исследования, была в свое время хорошо известна ученым всего мира и широко обсуждалась.

Теория Ломоносова позволила также объяснить изменения плотности воздуха с высотой и предсказать наличие границы атмосферы: «Чем дальше от земли отстоят остальные атомы, тем меньшую массу толкающих и тяготеющих атомов встречают они в своем стремлении вверх; так что верхние атомы, занимающие самую поверхность атмосферы, только своей собственной тяжестью увлекаются вниз и, оттолкнувшись от ближайших нижних, до тех пор несутся вверх, пока полученные ими от столкновения импульсы превышают их вес. Но как только последний возьмет верх, они снова падают вниз, чтобы снова быть отраженными находящимися ниже. Отсюда следует:

что атмосферный воздух должен быть тем реже, чем более он отделен от центра земли;

Объясняя упругость воздуха, он совершенно ясно и четко утверждает, что взаимодействие атомов воздуха обусловлено только теплотой. Отсюда более теплое тело обладает более быстрым вращением своих частиц, а последние ускоряют вращение частиц более холодного тела, причем движение последних увеличивается настолько, насколько уменьшается движение первых. Ломоносов правильно отметил, что для сильно сжатого воздуха этот закон не соблюдается, причина этого — конечный размер молекул воздуха. Эта идея Ломоносова была применена во второй половине XIX в. Ван-дер-Ваальсом при выводе уравнения состояния реальных газов. Представления о молекулярном строении газов, которые развивал Ломоносов, не являлись совсем новыми. До Ломоносова уже Даниил Бернулли, исходя из молекулярных представлений, объяснил закон Бойля — Мариотта. Однако следует отметить, что никто из предшественников Ломоносова не разработал так обстоятельно молекулярную модель газа и не связал ее с кинетической теорией теплоты, как он.
Критикуя теорию "блуждающей жидкости", Ломоносов пишет в указанной работе: "Действительно, мы считаем излишним призывать на помощь для отыскания причины упругости воздуха ту своеобразную блуждающую жидкость, которую очень многие - по обычаю века, изобилующего тонкими материями, - применяют обычно для объяснения природных явлений. Мы довольствуемся тонкостью и подвижностью самого воздуха и ищем причину в самой материи его".

“ Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что сколько чего у одного тела отнимется, столько присовокупится к другому. Так, ежели где убудет несколько материи, то умножится в другом месте; сколько часов положит кто на бдение, столько же сну отнимет. Сей всеобщей естественной закон простирается и в самые правила движения: ибо тело, движущее своею силою другое, столько же оные у себя теряет, сколько сообщает другому, которое от него движение получает”. Однако об этих замыслах ученого стало известно только сто лет спустя, в то время как в 1774 году французский ученый Антуан Лоран Лавуазье издает работу на эту тему, где описывает опыты, подобные опытам Ломоносова о законе сохранения вещества. Ломоносов не опубликовал результаты своих опытов, поэтому его причастность к установлению закона сохранения вещества была установлена только в нашем столетии. Достоверно неизвестно, почему Ломоносов не обнародовал свои экспериментальные наблюдения. Вряд ли это можно объяснить боязнью выступить против авторитета Бойля. Ломоносов не был склонен умалчивать свои достижения в области наук, рассматривал их не только как свой личный успех, но и как успех молодой русской науки.

Еще одним направлением в современной науке, основоположником и методологом которой был Михаил Ломоносов, является физическая химия. В 1752 году он начал читать студентам курс лекций, основной идеей которых является попытка объяснить химические явления на основе имеющихся знаний о строении вещества. Занимаясь построением физической картины мира Ломоносов поставил задачи исследования связей между различными физическими явлениями – плавлением и электризацией, кристаллизацией и электрическом взаимодействием тел . В планах опытных исследований Ломоносова встречается множество физических экспериментов, которые не были характерны и общеприняты для времени, когда жил Ломоносов. Они приобретают значение в физике XIX в., когда перед ней встали новые задачи исследования связей между различными физическими явлениями.

механика
молекулярная физика и термодинамика

Основы молекулярной физики и термодинамики ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Молекулярная физика и термодинамика — разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в них атомов и молекул (макроскопические системы). Для исследования этих процессов применяются два качественно различных метода: статистический и термодинамический. Первый лежит в основе молекулярной физики, второй — термодинамики.

Молекулярная физика изучает макроскопические процессы исходя из представлений об атомно-молекулярной природе вещества и рассматривает теплоту как беспорядочное (тепловое) движение атомов и молекул. Тепловое движение определяет внутреннее состояние любого макроскопического тела (системы).

Термодинамика является аксиоматической наукой, она не вводит каких-либо конкретных представлений о строении вещества и физической природе теплоты. Ее выводы основаны на общих принципах или началах, которые являются обобщением опытных фактов. Теплота рассматривается как какое-то внутреннее движение без его конкретизации.

Свойства равновесного состояния не зависят от деталей движения отдельных частиц, а определяются поведением всей их совокупности. Это поведение характеризуется небольшим числом величин, называемых термодинамическими параметрами. Равновесное состояние системы характеризуется постоянством во времени ее параметров. Термодинамические параметры определяют некую усредненную картину движения частиц системы, поэтому они имеют смысл средних значений физических величин, описывающих поведение отдельных частиц системы. Это проявляется в существовании статистических флуктуаций значений термодинамических параметров, которые в равновесном состоянии очень малы (25, "https://referat.bookap.info").

Процесс самопроизвольного перехода системы в равновесное состояние называется релаксацией, а время этого процесса? временем релаксации. До истечения времени релаксации состояние системы остается неравновесным, а сам процесс релаксации является неравновесным.

При изменении внешних условий или воздействии на систему параметры состояния будут изменяться и система перейдет в новое состояние. Этот процесс перехода называется термодинамическим процессом, он может быть равновесным или неравновесным. Процесс называется равновесным, если в ходе его система проходит последовательность равновесных состояний. Равновесными процессами являются бесконечно медленно протекающие процессы (хорошим приближением являются процессы, время протекания которых много больше времени температурной релаксации). Равновесное состояние и равновесный процесс изображаются на диаграмме состояний соответственно точкой и линией.

Рассмотрим основные термодинамические параметры: V — объем системы или тела; Р — давление (абсолютное значение средней силы, действующей со стороны вещества жидкости или газа на каждую из поверхностей помещенной в них единичной площадки); Т — абсолютная температура, характеризует интенсивность теплового движения частиц системы. В случае классического характера движения частиц системы средняя кинетическая энергия поступательного движения одной частицы пропорциональна температуре:

где m — масса одной частицы,? — ее скорость, ?кв — средняя квадратичная скорость движения молекул, k = 1,38?10−23Дж/К — постоянная Больцмана.

ГОСТ

Физика является математически точной наукой. Именно в физике зародились многие математические понятия и методы. Кроме математики физическая наука неразрывно связана с химией и материальными телами, поэтому в данной статье мы подробно ознакомимся с механикой и молекулярной физикой.

Основные понятия и формулы классической механики

Механика – это раздел физики и отдельная наука, которая рассматривает движение материальных тел и все возможные взаимодействия между ними. При этом движением в механике называется изменением положения тел во времени, а также их элементов в пространстве.

На сегодняшний день можно выделить классическую механику материальной точки, классической жидкости, абсолютно твердого тела и системы материальных точек. Для начала рассмотрим механику материальной точки.

Материальная точка – это объект небольших размеров, форма которого не воздействует на характер движения. В качестве примера можно привести дробинку, которая брошена в аудитории. Она является материальной точкой, а плоский лист бумаги того же размера – нет.

Это понятие стоит рассмотреть более детально. Пусть определенная материальная точка движется вдоль оси Х. Если в момент времени $t$ точка имела координату $x(t_1)$, а в другой момент – координату $x(t_2)$, то средней скоростью $\delta t = t_2 – t_1$ прямолинейного движения будет следующее выражение:

Необходимо помнить, что скорость имеет определенное направление, иными словами, является векторной величиной. Поэтому правильно будет записать формулу в следующем виде:

Готовые работы на аналогичную тему

Средняя скорость является грубой характеристикой движения. Если уменьшать $\delta t$, она становится точнее. Если изучать предел отношения (заменить отношение производной), то есть возможность ввести мгновенную скорость в момент времени:

Если движение осуществляется в трехмерном пространстве, то для того чтобы получить мгновенную скорость, необходимо продифференцировать радиус-вектор:

Аналогичным образом можно ввести среднее и мгновенное ускорение. Ускорением является быстрота изменения скорости. Мгновенное ускорение можно определить при помощи первой производной скорости или второго производного радиуса вектора.

Немаловажными понятиями в классической механике являются импульс и кинетическая энергия.

Импульс материальной точки – это векторная величина, которая получена при умножении массы точки на ее мгновенную скорость: $\vec

(t) = m\vec(t) $

Энергией в физике является величина, которая характеризует способность механической системы совершать какую-либо работу.

потенциальную энергию, которая зависит от положения системы в пространстве;
кинетическую энергию, которая зависит от скорости и массы.

Кинетическая энергия материальной точки приравнивается:

Эту формулу можно использовать в классической механике. Масса при больших скоростях начинает зависеть от скорости, поэтому формула в релятивистском приближении нуждается в обобщении.

Потенциальная энергия в общем виде выглядит следующим образом:

Молекулярная физика: основные сведения и главные формулы

Молекулярная физика – это раздел физики, который изучает свойства вещества на основе его молекулярного строения.

Молекулярно-кинетическая теория – это учение о свойствах и строении вещества, которое основывается на преставлении о существовании молекул и атомов как самых мелких частиц химического вещества. В основе данной теории лежат три главных положения:

Все вещества – твердые, жидкие и газообразные образованы из мелких частиц – молекул, которые, в свою очередь, состоят из атомов. Молекулы в химическом веществе могут быть сложными и простыми, а также могут состоять из одного атома или соединения нескольких атомов. Атомы и молекулы – это электрически нейтральные частицы. Они при определенных условиях приобретают дополнительный электрический заряд, и трансформируется в отрицательные или положительные ионы.
Молекулы и атомы постоянно находятся в непрерывном взаимодействии и хаотическом движении. Скорость такого движения зависит от температуры, а характер – от агрегатного состояния определенного вещества.
Частицы постоянно взаимодействуют друг с другом при помощи сил, которые имеют электрическую природу. Между частицами гравитационное воздействие пренебрежимо мало.

Атом – это самая малая неделимая частица элемента. Молекулой является наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства. Молекула может состоять из одного или нескольких атомов.

Ион – это молекула или атом, которые имеют несколько лишних электронов, либо же несколько электронов у них не хватает.

Молекулы характеризуются очень малыми размерами. Тепловым движением называется беспорядочное хаотическое передвижение молекул. С увеличением температуры возрастает кинетическая энергия теплового движения. Когда температура понижается, то молекулы конденсируются в твердое или жидкое вещество. Как только температура повышается, то кинетическая энергия молекулы увеличивается. Молекулы разлетаются и образуют газообразное вещество.

Молекулы в твердых телах образуют хаотические колебания около фиксированных центров, что являются положениями равновесия. Эти центры могут располагаться в пространстве нерегулярным образом, тогда они становятся аморфными телами, или же формируют упорядоченные объемные структуры (кристаллические тела).

Молекулы жидкостей имеют большую свободу для теплового движения. Они не привязываются к определенным центрам и с легкостью перемещаются по всему объему жидкости. Именно поэтому жидкости текучи.

Расстояние между молекулами в газах больше их размеров. Между молекулами силы взаимодействия малы, поэтому каждая из них движется по прямой линии до очередного столкновения со стенкой сосуда или с другой молекулой. Из-за слабого взаимодействия между молекулами газы имеют способность расширяться и заполнять собой весь объем сосуда.

Идеальный газ – это газ, в котором молекулы не взаимодействуют друг с другом. Исключением могут быть процессы упругого столкновения.

Количество вещества в молекулярно-кинетической теории принято считать пропорциональным количеству частиц. В качестве единицы вещества выступает моль.

Моль – это количество вещества, который содержит столько же молекул, сколько содержится их в 0,012 кг углерода. В молекуле углерода находится только один атом. Поэтому в одном моле любого вещества содержится одинаковое количество молекул (постоянная Авогадро).

Постоянная Авогадро является оной из важнейших постоянных молекулярно-кинетической теории. Количество вещества можно определить из соотношения числа молекул вещества $N$ к постоянной Авогадро $N_A$, или же, как отношение массы к молярной массе:

Масса одного моля называется молярной массой. Молярная масса – это произведение массы одной молекулы конкретного вещества на постоянную Авогадро. Для тех веществ, молекулы которых состоят только из одного атома, используют атомную массу:

$m_0$ - масса одной частицы вещества;
$M$ - молярная масса;
$N_A$ - число Авогадро;
$N$ - число частиц вещества.

Кроме этого используется концентрация вещества: $n = \frac $

Стоит отметить, что плотность, масса и объем тела связываются следующей формулой: $m = \rho V$

Если речь идет о смеси веществ, то используют молярную массу и среднюю плотность вещества. Так же, как и при вычислении средней скорости неравномерного движения, данные величины определяются полными массами смеси:

Полное количество вещества всегда приравнивается сумме количеств веществ, что входят в смесь, а с объемом нужно быть аккуратнее. Объем смеси не приравнивается сумме объемов газов, которые входят в смесь.

Читайте также: