18. Основи мкт. Маса і розміри молекул. Основне р-ня мкт. Ідеальний газ. Р-ня стану ідеального газу. Газові закони

Молекулярно-кінетична теорія зародилася в ХІХ ст. у результаті спроб пояснити будову та властивості речовини на основі уявлень про  те,  що  речовина  складається  з  дрібних  частинок  —  молекул, які  безупинно  рухаються  і  взаємодіють  одна  з  одною.  Особливих успіхів ця теорія досягла в поясненні властивостей газів.

Молекулярно-кінетичною  теорією  називають  учення,  що  по-яснює будову і властивості тіл рухом і взаємодією частинок, з яких складаються тіла.

В основу МКТ покладено три найважливіші положення:

1)  усі речовини складаються з дрібних частинок (атомів, молекул, електронів, йонів);

2)  частинки речовини перебувають у безперервному хаотично-му русі (його часто називають тепловим рухом);

3)  частинки речовини взаємодіють одна з одною.

Основне завдання молекулярно-кінетичної теорії:установити зв’язок між макроскопічними та мікроскопічни-ми параметрами речовини й, виходячи з цього, визначити рівняння стану цієї речовини.Наприклад,  знаючи  масу  молекул,  їхні  середні  швидкостій концентрацію, можна обчислити об’єм, тиск і температуру масигазу, а також виразити тиск газу через його об’єм і температуру.

Маса і розміри молекул

Для кількісної оцінки речовини користуються поняттям моля – одиниці кількості речовини. Моль – це така кількість речовини, в якій міститься стільки молекул (атомів чи іонів), скільки міститься атомів в 0,012 кг вуглецю 12С. Число молів Файл:142.png де т – маса речовини, М –маса моля (визначається За таблицею Менделєєва, наприклад, МN2 = 0,028 кг/моль). Авогадро встановив: 1.Число молекул у молі: NA = 6,02 . 1023 моль-1(стала Авогадро). 2.Об єм моля будь-якого газу при нормальних тиску і темперетурі:

VM0 = 22,4 л/моль = 0,0224 м3/моль.

Маса однієї молекули: 

Ідеальним газом називають сукупність величезної кількості молекул , не взаємодіючих на відстані.

У ідеального газу:

1.Молекули не мають різмірів. 2.Відсутні сили межмолекулярної взаємодії. 3.Зіткнення молекул між собою і зі стінками посудини абсолютно пружні. Ідеальний газ – це ідеалізоване поняття, реальний газ (наприклад азот) можна наближено розглядати як ідеальний при достатньо низькому тиску та високій температурі, що дозволяє знехтувати розмірами і взаємодією молекул. 

Першим отримав рівняння стану Клапейрон  ,

pV = const . T, коефіцієнт пропорційності в ньому різний для різних газів. Менделєєв встановив, що для різних газів за однаковою кількістю речовини (тобто однаковою кількістю молекул) коефіцієнт пропорційності в рівнянні стану один і той же (універсальний). 

Для молів газу:   або   Це рівняння називається рівнянням Менделєєва-Клапейрона. Усі досить розріджені гази, як приблизно ідеальні, описуються цим рівнянням. Ізопроцеси – це процеси, за яких один з параметрів стану газу залишається постійним. Газові закони – це закони, яким підкоряються ізопроцеси. Рівняння, що описують ізопроцеси, є окремими випадками стану ідеального газу. Англійський фізик і хімік Р. Бойль в 1662 р. і незалежно від нього в 1676 р. французький фізик Е. Маріотт встановили залежність між тиском і об'ємом за сталої температури обнакової кількості газу:

при сталій температурі об'єм сталої кількості газу оберенено пропорційний його тискові

pV = const

При підвищенні тиску в певне число разів, в стільки ж разів зменшується об'єм. Зручніше закон Бойля-Маріотта використовувати в такиму записі:

p₁V₁ = p₂V₂ (при сталих T, ν)

У 1787 р. французький учений Ж. Шарль встановив залежність між тиском газу і його температурою:

тиск газу при сталих об'єму та кількості прямо пропорційний абсолютній температурі

p = kT (при сталих V, ν)

де k - коефіцієнт пропорційності.

Закон Гей-Люссака (1802 р.) характеризує залежність зміни об'єму газу при зміні температури при сталих тиску і кількості газу:

при сталому тиску об'єм певної кількості газу прямо пропорційний його абсолютній температурі

V = kT (при сталих P, ν)

де k - коефіцієнт пропорційності.

Закон Гей-Люссака зручніше подавати в такому вигляді:

V₁/V₂ = T₁/T₂ або V₁/T₁ = V₂/T₂

Одним з основних газових законів є закон Авогадро:

В однакових об'ємах різних газів за однакових умов міститься однакова кількість молекул.