Молекулярная физика

Молекулярная структура вещества

Строение атома Моделью материального тела является совокупность движущихся и взаимодействующих между собой атомов (молекул). Атом – наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Заряд ядра атома – главная характеристика химического элемента Масса атомов. Молярная масса.

Зарядовое массовое число Зарядовое число ядра совпадает с порядковым номером химического элемента в периодической системе Д.И.Менделеева Изотоп – разновидность одного и того же химического элемента, атом которого содержит одинаковое число протонов в ядре и разное число нейтронов Зарядовое число -Z ровно числу протонов в ядре. Массовое число - A- равно числу нуклонов в ядре. Число нейтронов -N-в ядре одного и того же элемента может быть различным.

Дефект массы Дефект массы - это разность суммарной массы отдельных частиц, входящих в состав атома (ядра), и полной массы атома (ядра): ΔЕ=Δmc² - Согласно формуле уменьшение массы атома (ядра) сопровождается уменьшением его энергии Уменьшение энергии при образовании атома из нуклонов и электронов происходит в результате выделения энергии при объединении в ядро протонов и нейтронов, а также вследствие излучения энергии при присоединении электрона к ядру.

Атомная единица массы Атомная единица массы (а. е. м.) - средняя масса нуклона в атоме углерода. Относительная атомная масса M r - число атомных единиц массы, содержащихся в массе атома. Относительная атомная масса почти совпадает с числом нуклонов в его ядре. Незначительное отличие объясняется различием средней массы нуклонов в ядрах разных атомов. MrA

Постоянная Авогадро Количество вещества характеризуется числом молекул этого вещества. Единица количества вещества - моль МОЛЬ - количество вещества, масса которого, выражается в граммах, численно равна относительной атомной массе Массу одного моля называют молярной и обозначают - М: М=Мr*1г/моль Постоянная Авогадро - число атомов(или молекул), содержащихся в моль вещества: Na=6.022*10 ־ ²³моль־¹ Молярная масса вещества M=Nаm a

Агрегатное состояние вещества Существуют четыре агрегатных состояния (или фазы)вещества: твердое, жидкое, газообразное, плазменное. Фазовый переход - системы из одного агрегатного состояния в другое. При фазовом переходе скачкообразно изменяются какая-либо физическая величина(например, плотность, внутренняя энергия) или симметрия системы.

Твердое тело Вещество находится в твердом состоянии, если средняя потенциальная энергия притяжения молекул много больше их кинетической энергии. Молекулы в твердом теле располагаются упорядоченно. Частицы твердого тела, образуют кристаллическую решетку, колеблются около некоторых средних положений равновесия, называемых узлами кристаллической решетки.

Жидкость Жидкостное состояние образуется, если средняя потенциальная энергия притяжение молекул соизмеримо с их средней кинетической энергией. Упорядоченное расположение молекул наблюдается в жидкости лишь в пределах нескольких молекулярных слоев. Под действием внешних сил жидкость течет, сохраняя свой объем, и принимает форму сосуда. Сжимаемость жидкости невелика и мало отличается от сжимаемости кристаллических и твердых тел из-за примерно одинаковой плотности упаковки частиц вещества в этих агрегатных состояниях

Газ Вещество находится в газообразном состоянии, если средняя кинетическая энергия молекул превышает среднюю потенциальную энергию их взаимодействия. Молекулы газа движутся хаотически Условия идеального газа: 1.Диаметр молекул много меньше среднего расстояния между ними; 2.Средняя кинетическая энергия молекул много больше средней потенциальной энергии их взаимодействия; 3.Молекулы взаимодействуют между собой и со стенками упруго

Плазма Плазма - электронная совокупность нейтральных и заряженных частиц. Ионизация - процесс образования ионов и атомов. Плазма состоящая из нейтральных атомов, ионов и электронов, называется трехкомпонентной. Солнечный ветер - это поток плазм испускаемый Солнцем

Молекулярно - кинетическая теория идеального газа.

Распределение молекул идеального газа в пространстве Молекулы в идеальном газе движутся хаотически. Движение одной молекулы характеризуют микроскопические параметры (масса молекулы ее скорость, импульс кинетическая энергия). Свойства газа как целого описываются с помощью макроскопических параметров (масса газа, давление, объем, температура). Молекулярно-кинетическая теория устанавливает взаимосвязь между микроскопическими и макроскопическими параметрами. Число молекул в идеальном газе столь велико что закономерности их поведения можно выяснить только с помощью статистического метода. Статистический метод

Распределение молекул идеального газа Равномерное распределение в пространстве молекул идеального газа является наиболее вероятным состоянием газа, т.е.наиболее часто встречающимся Распределение молекул идеального газа по скоростям при определенной температуре является статической закономерностью. Наиболее вероятная скорость молекул - скорость, которой обладает максимальное число молекул.

Температура В результате большого числа столкновений между молекулами устанавливается стационарное равновесие состояния газа - состояние, в котором число молекул в заданном интервале скоростей остается постоянным. Важнейшим микроскопическим параметром, характеризующим стационарное равновесное состояние любого тела, является температура

Шкалы температур Температура тела - мера средней кинетической энергии поступательного движения их молекул: Где черта с верху знак усреднения по скоростям, k=1,38*10 ־²³Дж/К - постоянная Больцмана. Единица термодинамической температуры -кельвин (К). При абсолютном нуле температуры средняя кинетическая энергия молекул равна нулю

Скорость теплового движения молекул Хаотическое движение молекул называется тепловым Средняя (квадратичная) тепловая скорость молекул газа. М - молярная масса, R = 8,31Дж/(К * моль) - молярная газовая постоянная V²=3kT/m a

Основное уравнение молекулярно - кинетической теории Давление газа - следствие ударов движущихся молекул: N - концентрация молекул ( число молекул в единице объема), Ek - средняя кинетическая энергия молекулы. Давление газа пропорционально его температуре p=nkT

Давление идеального газа Основное уравнение молекулярно кинетической теории: Давление идеального газа ровно двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема Закон Дальтона Давление смеси идеальных газов равно сумме парциальных давлений входящих в нее газов.

Уравнение Клапейрона - Менделеева Постоянная Лошмидта Постоянная Лошмидта - концентрация идеального газа при нормальных условиях (атмосферное давление p=1.01 * 10*5 Па и температура T=273K): N=2.7*10־²³ м ־³. p=nkT

Уравнение состояния идеального газа Уравнение Клапейрона - Менделеева - уравнение состояния идеального газа, связывающее три макроскопических параметра (давление, объем и температуру) одной массы газа : pV=(m/M)RT

Изопроцессы Изопроцесс - это процесс, при котором один из макроскопических параметров состояния данной массы газа остается постоянным

Изотермический процесс Изотермический процесс - процесс изменения состояния определенной массы газа при постоянной температуре. Закон Бойля - Мариотта: Для газа данной массы при постоянной температуре произведение давления газа на его объем постоянно: p 1 V 1 =p 2 V 2 p 1, V 1, p 2, V 2 - давление и объем газа в начальном и конечном состояниях

Изотерма Изотерма - график изменения макроскопических параметров газов при изотермическом процессе.

Изобарный процесс. Закон Гей - Люссака Изобарный процесс - это процесс изменения состояния определенной массы газа при постоянном давлении. Закон Гей - Люссака Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объема газа к его термодинамической температуре постоянно: V 1, V 2, T 1, T 2 - объем и температура газа в начальном и конечном состояниях.

Изобара Изобара - график изменения макроскопических параметров газа при изобарном процессе

Изохорный процесс. Закон Шарля. Изохорный процесс - процесс изменения состояния определенной массы газа при постоянном объеме Закон Шарля: Для газа данной массы отношение давления газа к его термодинамической температуре постоянно: p 1, p 2, T 1, T 2 -давление и температура газа в начальных состояниях.

Изохора Изохора - график изменения макроскопических параметров газов при изохорном процессе.