Principalele prevederi ale ILC, întregul curs al fizicii

Teoria cinetică moleculară numită teorie a structurii și proprietăților substanțelor bazate pe reprezentarea existenței atomilor și moleculelor ca cele mai mici particule de produs chimic. Baza teoriei moleculare-cinetică se bazează pe trei puncte principale:

1. Toate substanțele - lichide, solide și gazoase - sunt formate din particule minuscule - molecule care sunt ele însele compuse din atomi ( „molecule elementare“). Moleculele chimice pot fi simple sau complexe și constau dintr-unul sau mai mulți atomi. Molecule și atomii sunt particule neutre electric. În anumite condiții, moleculele și atomii pot dobândi sarcină electrică suplimentară și să se transforme într-un ioni pozitivi sau negativi.
2. Atomii și moleculele sunt în mișcare aleatoare constantă.
3. Particulele interacționează cu fiecare alte forțe având natură electrică. interacțiunea gravitaționale dintre particule este neglijabilă.

Figura 3.1.1. Traiectoria particulelor browniene.

Confirmarea experimentală cea mai izbitoare a reprezentărilor teoriei moleculare-cinetică a mișcării aleatoare a atomilor și moleculelor este mișcarea browniană. Această mișcare termică a particulelor microscopice mici suspendate într-un lichid sau gaz. Acesta a fost descoperit de către botanistul englez R. Brown (1827). Particulele browniene deplasa sub influența unor șocuri molecule dezordonate. Din cauza mișcării termice aleatoare a moleculelor, aceste greve nu se vor anula reciproc. Ca rezultat, viteza particulelor browniene variază în mod aleatoriu în magnitudine și direcție, iar traiectoria este o curbă zigzag complexă (Fig. 3.1.1).

Teoria mișcării browniene a fost creat de Albert Einstein (1905). Teoria lui Einstein a Experimental fost confirmată în experimente de fizicianul francez Jean Perrin (1908-1911 gg.). Forțele dintre două molecule, în funcție de distanța dintre ele. Moleculele sunt structuri spațiale complexe care conțin taxe atât pozitive, cât și negative. În cazul în care distanța dintre molecule este suficient de mare, apoi dominat de forțele de atracție intermoleculară. La distanțe mici forțe repulsive prevalează. În funcție de forța F rezultată și interacțiunea potențială Ep a energiei între moleculele distanța dintre centrele lor este prezentată calitativ în Fig. 3.1.2. La o distanță r = r0 forța de interacțiune dispare.

Această distanță poate fi luată în mod convențional ca diametrul moleculei. Energia potențială interacțiune atunci când r = r0 minimă. Pentru a elimina din fiecare alte două molecule la o R0 la distanță, trebuie să-i informeze E0 un plus de energie. Cantitatea E0 este adâncimea potențialului bine sau energia de legare.

Figura 3.1.2. Forța de interacțiune F și energia potențială de interacțiune între două molecule Ep. F> 0 - o forță de respingere, F <0 – сила притяжения.

Molecule sunt extrem de mici în dimensiune. molecule simple monohidroxilici au o dimensiune de aproximativ 10-10 m. Complexul molecule poliatomice pot fi dimensionate în sute și mii de ori mai mult. 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 potențialului E0 bine. In acest caz, moleculele condensează în stare lichidă sau solidă; în care distanța medie dintre molecule este aproximativ egal cu r0. Pe măsură ce temperatura crește energia cinetică medie a moleculei devine E0 mai mare, zbura moleculă, și a produs substanță gazoasă. In solide, moleculele efectua fluctuații aleatorii în jurul punctelor fixe (puncte de echilibru).

Aceste centre pot fi aranjate într-un mod neregulat în spațiul (corpul amorf) sau structuri în vrac sub formă ordonată (solide cristaline) (vezi. §3.6). În lichide, moleculele au o libertate mult mai mare pentru mișcarea termică. Ele nu sunt legate de centre specifice și se pot deplasa în întregul volum al lichidului. Acest lucru explică fluxul de lichide. Molecula de lichid strâns distanțate pot forma structuri ordonate care conțin mai multe molecule.

Aceasta se numește ordine cu rază scurtă, în contrast cu ordinea de rază lungă de acțiune. caracteristic solidelor cristaline. Distanța dintre moleculele de gaz este de obicei mult mai mare decât dimensiunea lor. Forțele de interacțiune dintre moleculele la asemenea distanțe mari este mică, iar fiecare moleculă se deplasează de-a lungul unei linii drepte, până la următoarea coliziune cu o altă moleculă sau cu peretele vasului. Distanța medie dintre moleculele de aer, în condiții normale de ordinul 10-8 m, adică de zece ori mai mare decât dimensiunea moleculelor. Interacțiunea slabă între moleculele explică capacitatea de gaze pentru a extinde și umple întregul volum al vasului. În limita când interacțiunea tinde la zero, ajungem la conceptul unui gaz ideal. În teoria moleculară cinetică a cantității de substanță este considerată a fi proporțională cu numărul de particule. cantități unitare de substanțe numite mol (mol).

Mol - o cantitate dintr-o substanță care conține aceeași cantitate de particule (molecule) ca atomi există în 0.012 kg 12C carbon. molecula de carbon constă dintr-un singur atom. Astfel, un mol de orice substanță conține același număr de particule (molecule). Acest număr se numește constanta lui Avogadro NA:

NA = 6,02 x 1,023 mol-1.

Numărul lui Avogadro - una dintre cele mai importante constante din teoria moleculară-cinetică. Cantitatea de substanță ν se determină ca numărul N al particulelor (molecule) ale substanței NA Avogadro constantă: