А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Молекулами-лярно-кінетична теорія

Молекулами-лярно-кінетична теорія найглибше і струнко розроблена в даний час стосовно до газів, оскільки властивості газів простіше, ніж твердих і рідких тіл.

При виведенні основного рівняння молекулами-лярно-кінетичної теорії газів і мак-свелловского розподілу молекул за швидкостями передбачалося, що на молекули газу зовнішні сили не діють, тому молекули рівномірно розподілені за обсягом. Однак молекули будь-якого газу знаходяться в потенційному полі тяжіння Землі. Тяжіння, з одного боку, і тепловий рух молекул - з іншого, призводять до деякого стаціонарного стану газу, при якому тиск газу з висотою убуває.

Рівняння (24.1) називають основним рівнянням молекулами-лярно-кінетичної теорії.

Механізм процесу пароутворення з точки зору молекулами-лярно-кінетичної теорії полягає в наступному. Молекулами-ли рідини, що знаходяться поблизу поверхні і володіють в даний момент найбільшою швидкістю, вилітають в простір над рідиною, звільняючись від тяжіння інших молекул, і стають вільними. Кожна випаровується молекулами-ла витрачає деяку кількість теплової енергії, що підводиться ззовні, на подолання сил зчеплення в рідині і опір зовнішньому тиску. Кількість тепла, що витрачається при даній температурі, характеризується прихованою теплотою випаровування. З підвищенням температури прихована теплота випаровування зменшується і при критичної температури стає рівною нулю. Навпаки, з пониженням температури прихована теплота випаровування зростає.

Сучасне уявлення про температуру виходить з молекулами-лярно-кінетичної теорії, по якій температура прямо пропорційна кінетичної енергії хаотично рухаються молекул речовини. Поки не вдається виміряти абсолютну величину цієї енергії, тому ю величиною температури судять по зміні деяких фізичних величин. Ця зміна має бути незалежно від інших факторів, суворо відтворюватися, змінюватися безперервно і монотонно і мати досить великий температурний коефіцієнт.

Це явище природно пояснюється на основі молекулами-лярно-кінетичної теорії. Справа в тому, що молекули обох гааов, рухаючись хаотично і стикаючись другу іншому, потрапляють в проміжки між сусідніми молекулами, що призводить до проникнення одного газу в інший. Поступово виникає суміш двох газів з однаковою концентрацією обох сортів молекул.

Теоретично це рівняння виводиться на основі молекулами-лярно-кінетичної теорії газів при нехтуванні силами взаємного тяжіння між молекулами і обсягом, займаним самими молекулами, в порівнянні з обсягом газу. У природі таких газів немає. У газах завжди є сили взаємного тяжіння, а молекули мають цілком певний обсяг.

Наведений приклад показує, що застосування молекулами-лярно-кінетичної теорії ідеального газу до хімічних процесів пов'язане з рядом труднощів. В рамках кінетичної теорії можливі два шляхи подолання цих труднощів.

Другий щаблем буде ознайомлення з температурою в молеку-лярно-кінетичної теорії, де дане нами визначення температури виступить в новому світлі (див. Гл. Один з варіантів вічного двигуна другого роду. Таким чином, з точки зору уявлень молекулами-лярно-кінетичної теорії другий закон термодинаміки стверджує те, що в природі в макроскопічних системах процеси розвиваються в такому напрямку, коли менш ймовірні стану системи замінюються на більш ймовірні. Така інтерпретація другого закону термодинаміки була вперше запропонована Больцманом.

Перенесення молекул через ного з ДВОХ газів пролітають майданчик AS. через майданчик Д5 (137. Розглянемо тепер явище дифузії з точки зору молекулами-лярно-кінетичної теорії газів. Для простоти розглянемо два різних, взаємно проникаючих газу, з настільки подібними молекулами, що їх маси і ефективні перерізи можна вважати рівними один одному.

Величина 20 може бути обчислена за рівнянням молекулами-лярно-кінетичної теорії газів.

Розглянемо, яку відповідь на поставлене запитання дає молекулами-лярно-кінетична теорія для ідеального і реального газів.

Якщо ж порівняти цей результат, отриманий на підставі молекулами-лярно-кінетичної теорії, з експериментально встановленими рівнянням стану ідеального газу (рівняння 3 - 8), можна зробити висновок, що кінетична енергія 1 моля газу пропорційна його температурі. Але представляє інтерес скористатися цим висновком, навпаки, для того, щоб осмислити поняття температури газу. Абсолютна температура Г газу - не що інше, як прояв кінетичної енергії газових молекул, точніше температура - це міра середньоквадратичної швидкості молекул.

Розподілу за швидкостями молекул газоподібного азоту при трьох різних температурах. Чим вище температура, тим більше середня швидкість молекул. але при цьому число молекул, що мають середню швидкість, зменшується, а розподіл молекул за швидкостями стає ширшим. Математичні рівняння цих кривих можуть бути виведені на підставі молекулами-лярно-кінетичної теорії газів за допомогою статистичних, або імовірнісних, міркувань. Однак рис. 3 - 11 також показує, що при цьому розподіл за швидкостями стає ширшим. При підвищенні температури діапазон можливих швидкостей молекул помітно зростає, а відносна кількість молекул зі швидкостями, близькими до середньоквадратичної, зменшується.

Однак сучасний рівень знань про термодинамічних властивостях індивідуальних речовин, молекулами-лярно-кінетична теорія і розвиток обчислювальної техніки дозволяють поставити задачу розрахунку рівноважних властивостей довільних по вихідному складу сумішей. У пропонованій роботі на основі розвинених раніше методів визначення властивостей багатокомпонентних ідеальних газових сумішей[1, 2]і загальних термодинамічних співвідношень[7, 8]запропонований універсальний метод розрахунку рівноважного складу і властивостей неідеальних сумішей, зручний для реалізації на ЕОМ.

Схема газового термометра. Навпаки, закон Гей-Люссака для ідеального газу теоретично може бути встановлений на підставі молекулами-лярно-кінетичної теорії ідеального газу до практичного встановлення шкали температур і завдяки цьому він може бути використаний для створення температурної шкали.

Таким чином, однією з фундаментальних проблем сучасної фізики є експериментальне вивчення складних агрегатних станів і побудова молекулами-лярно-кінетичної теорії цих станів.

Результати розрахунків а) і б) сильно відрізняються один від одного, тому що результат обчислення теплоємності за допомогою молекулами-лярно-кінетичної теорії для СО2 виявляється дуже неточним.

Повертаючись тепер до суперечностей між молекулярно-кінетичної теорії та механікою, ми повинні на підставі аналізу двох видів закономірностей встановити, що молекулами-лярно-кінетична теорія не є механічною теорією. Хоча поведінка окремої молекули підпорядковується динамічним законам механіки, в макросистемі (газі) виявляються статистичні закономірності.

Здатність газів необмежено розширюватися, пружність газів, рідин і твердих тіл, здатність до взаємного проникнення тел шляхом дифузії можна пояснити, якщо прийняти наступні положення молекулами-лярно-кінетичної теорії будови речовини: речовина складається з частинок - атомів і молекул; ці частинки хаотично рухаються; частинки взаємодіють один з одним.

Атоми також не є межею подільності речовини, а являють собою досить складні утворення, що складаються з електрично позитивно зарядженого ядра, оточеного негативно зарядженої електронної оболонкою. Однак класична молекулами-лярно-кінетична теорія не стосується питання про будову атомів, розглядаючи їх спрощено як тверді частинки сферичної форми.

Процес росту кристалів розглядається як послідовне освіту шарів молекул або так званих двомірних зародків, які приєднуються до поверхні грані або в торець, або утворюють новий шар. За молекулами-лярно-кінетичної теорії адсорбційний шар утворюється дуже швидко і зовнішня дифузія не визначає швидкість росту кристала.

При низьких частотах деформації полімерів на відміну від деформації звичайних рідин відбувається зміна вільної енергії внаслідок змін ентропії. На підставі молекулами-лярно-кінетичної теорії цей ефект пояснюється тим, що мікроброуновское рух мономерних одиниць в макромолекулі істотно відрізняється від руху молекул в низькомолекулярних рідинах, і ця відмінність полягає в тому, що мономерні одиниці пов'язані в макромолекулярні ланцюги і переміщуються не незалежно один від одного . При малих деформаціях молекулярний рух зводиться в основному до обертанню навколо валентних зв'язків, що з'єднують мономерні одиниці в макромолекулі.

Таким чином, броунівський рух є наслідком молекулярно-кінетичного руху в дисперсійному середовищі і прямим відображенням законів статистики. Цікаво, що молекулами-лярно-кінетична теорія встановлює закономірності, характерні для статистичного безлічі частинок, а проявляється мо-лекулярная-кінетичне рух (у вигляді броунівського руху) у відхиленнях від цих закономірностей. 
Рівняння для коефіцієнтів в'язкості, виведені з уявлень елементарної кінетичної теорії газів, не є строгими, перш за все тому, що вони засновані на заміні справжнього розподілу швидкостей молекул газу їх середніми значеннями. Найбільш загальне рівняння молекулами-лярно-кінетичної теорії для в'язкості (також і для інших явищ молекулярного перенесення-теплопровідності і дифузії) і залежності в'язкості від температури може бути отримано, якщо розглядати розподіл швидкостей молекул газу, з одного боку, як результат взаємних зіткнень і, з іншого боку, як результат дії зовнішніх сил.

T встановлює зв'язок між мікроскопічними і макроскопічними величинами для газів. Тому формулу (315) називають основним рівнянням молекулами-лярно-кінетичної теорії газів.

Співвідношення (4.1): р (2/3) п0Епост встановлює зв'язок між мікроскопічними і макроскопічними величинами для газів. Тому формулу (4.1) називають основним рівнянням молекулами-лярно-кінетичної теорії газів. Макроскопічні величини, однозначно характеризують стан газу, називають термодинамічними параметрами газу.

В даний час фізична хімія представляє самостійну дисципліну зі своїми методами дослідження і є теоретичною базою прикладних хіміко-технологічних дисциплін. Вона ґрунтується на застосуванні методів термодинаміки, молекулами-лярно-кінетичної теорії та квантової хімії. 
Робоче тіло має властивості повітря, теплоємність його розраховується за молекулами-лярно-кінетичної теорії.

Для розуміння подальшого ми повинні тепер коротко нагадати деякі основні відомості з молекулами-лярно-кінетичної теорії. Якщо є посудину з газом, то тиск газу на стінки, так само як і тиск одного шару газу на інший шар, викликається ударами молекул газу об стінку або одна об одну. Енергія ця тим більше, чим вище температура газу; чим вище температура, тим з більшою швидкістю рухаються молекули газу.

Дослідження в'язкості рідин та газів сприяє виявленню загальних закономірностей для процесів молекулярного перенесення і уточненню уявлень про механізм цих явищ. Тому закономірно те, що саме результати досліджень по в'язкості лягли в основу сучасної молекулами-лярно-кінетичної теорії газів і рідин.

Кількісне вивчення явища седиментации дає можливість отримати багато дуже важливих відомостей про досліджуваному колоїді і перш за все про розміри його часток. При цьому були отримані значення N0 близькі до отриманих різними іншими методами; це стало блискучим підтвердженням універсальності молекулами-лярно-кінетичної теорії та її застосування до колоїдних розчинів.

Початок систематичних досліджень швидкості хімічних перетворень покладено роботами Н. А. Меншуткина в кінці 70 - х років XIX ст. Арреніус сформулювали основні закони, що управляють протіканням простих хімічних реакцій, і дали трактування цих законів, виходячи з молекулами-лярно-кінетичної теорії.

Піпеточнин прилад для седиментационного аналізу. | Седіментометр Вигнера. | Седіментометр з торзионная вагами. Залучення частинок високого ступеня дисперсності в молекулярну-но-кінетичне рух середовища - факт в даний час загальновідомий. Однак до початку XX століття не було ще експериментально доведено наявність атомів, молекул та їх рух, незважаючи на досить розроблену до того часу молекулами-лярно-кінетичну теорію.

Молекулярна фізика - це наука, що вивчає будову і властивості речовини, явища в газах, рідинах і твердих тілах, обумовлені молекулярним рухом, а також процеси переходу з одного агрегатного стану в інше. Молекулярна фізика базується на молекулярно-кінетичної теорії. В основі молекулами-лярно-кінетичної теорії будови речовини лежать такі основні положення, кожне з яких в даний час доведено за допомогою експериментів: речовина складається з частинок; ці частинки безперервно хаотично рухаються; частинки взаємодіють один з одним. Молекулярно-кінетична теорія тісно пов'язана з термодинамікою, що вивчає загальні закони макроскопічних тіл, і статистичною фізикою, яка розкриває закономірності поведінки великого числа молекул, яким не підкоряються окремі молекули.

Пал'маер, Праці Менделєєвського з'їзду, 2 (1937)]висловлювалося переконання, що абсолютно чисті і однорідні метали принципово не можуть розчинятися в кислотах через відсутність місцевих елементів. Це припущення суперечить сучасній молекулами-лярно-кінетичної теорії, зокрема теорії електродних процесів. Крім того, можливість і закономірний характер розчинення однорідних металів були доведені при вивченні рідких металів, що мають у високому ступені однорідну поверхню[А.Н. Фрумкін, Праці другої конференції по корозії металів, Изд. Дійсно, на кожній однорідної металевої поверхні при потенціалах більш негативних, ніж оборотний водневий потенціал в тому ж розчині, з водного розчину по законам електрохімічної кінетики повинен виділятися водень зі швидкістю, що відповідає даному потенціалу.

Основною теоретичною завданням в хімічній кінетиці є створення такої системи поглядів і рівнянь, яка дозволила б, виходячи з молекулярних параметрів реагуючих компонентів і зовнішніх умов протікання процесу, обчислити його швидкість. До молекулярним Значення деяких маса реагуючих молекул, їх форма і розміри, порядок зв'язку окремих атомів і атомних груп в молекулі, енергетична характеристика окремих зв'язків, сукупність можливих енергетичних станів молекули. У вирішенні цього завдання важливим етапом є застосування молекулами-лярно-кінетичної теорії до інтерпретації кінетичних закономірностей при хімічних перетвореннях, тому справжня глава і присвячується тим основам молекулярно-кине-тичної теорії, які будуть використані далі при вирішенні поставленого завдання.

Цей закон встановлений експериментально, і, звичайно, в досвіді використовувався реальний газ. Дослідами же встановлено, що реальні гази не обов'язково діятимуть за законом Бойля-Маріотта. Тільки ідеальний газ цілком точно слід рівняння (14), і для нього воно може бути виведено теоретичним шляхом на основі молекулами-лярно-кінетичної теорії газів.

Гелій має Наїнізшие точку скраплення серед всіх газів. Температура кипіння гелію відстоїть всього на 4 від абсолютного нуля. Надаючи рідкого гелію випаровуватися і сприяючи його випаровуванню насосом, відкачують його пари, можна ще більше наблизитися - до передбачити свого часу М. В. Ломоносовим (на підставі його молекулами-лярно-кінетичної теорії теплоти) найнижчою можливій температурі, при якій припиняється механічний рух молекул і атомів - до абсолютного температурного нуля.

Характерна для фізичної хімії особливість - застосування теоретичних явищ - зазначалося вже М. В. Ломоносовим, від якого веде свій початок і сама назва науки Фізична хімія. Відповідний курс вперше був прочитаний М. В. Ломоносовим для студентів в 1752 - 1753 рр. Їм же написаний і перший підручник з фізичної хімії - істинної фізичної хімії для учнівської молоді. У фізичної хімії Ломоносова були передбачені її майбутні успіхи, які стали можливими завдяки розвитку теоретичних методів фізики в XIX в. Праці Карно, Майера, Джоуля, Гесса, Клаузиуса, Гіббса, Вант-Гоффа, Нернста в області термодинаміки, Максвелла, Больцмана, Гіббса в області молекулами-лярно-кінетичної теорії та статистичної фізики склали фундамент і фізичної хімії. Велика заслуга в оформленні її як навчальної дисципліни вперше після М. В. Ломоносова належить Н. Н. Бекетову, за пропозицією якого в 1864 р в Харківському університеті засновано фізико-хімічне відділення.

Характерна для фізичної хімії особливість - застосування теоретичних явищ - зазначалося вже М. В. Ломоносовим, від якого веде свій початок і сама назва науки Фізична хімія. Відповідний курс вперше був прочитаний М. В. Ломоносовим для студентів в 1752 - 1753 рр. Їм же написаний і перший підручник з фізичної хімії - істинної фізичної хімії для учнівської молоді. У фізичної хімії Ломоносова були передбачені її майбутні успіхи, які стали можливими завдяки розвитку теоретичних методів фізики в XIX в. Праці Карно, Майера, Джоуля, Гесса, Клаузиуса, Гіббса, Вант-Гоффа, Нернста в області термодинаміки, Максвелла, Болидаана, Гіббса в області молекулами-лярно-кінетичної теорії та статистичної фізики склали фундамент і фізичної хімії. Велика заслуга в оформленні її як навчальної дисципліни вперше після М. В. Ломоносова належить Н. Н. Бекетову, за пропозицією якого в 1864 р в Харківському університеті засновано фізико-хімічне відділення.

Якщо частинки дисперсної фази досить малі, то можна знайти їх участь в тепловому русі. Це обумовлює в дисперсних системах такі явища, властиві молекулярним розчинів, як дифузія і осмос. Область колоїдної хімії, що вивчає ці явища, стала вже класичної. Разом з тим експериментальні дослідження молекулярну-но-кінетичних властивостей дисперсних систем, проведені Перреном, Сведбергом і іншими вченими, підтвердили правильність уявлень матеріалістичного природознавства, що лежать в основі молекулами-лярно-кінетичної теорії; тим самим ці дослідження сприяли виходу з філософського кризи у фізиці, що виник на рубежі XIX і XX ст. Це обумовлює загальнонаукове, світоглядне значення теорії молекулярно-кінетичних властивостей дисперсних систем.

Це повело до того, що ключ до вирішення питання стали шукати в енергії і до того ж відірвано від матерії. Ряду дослідників, як це здавалося на перший погляд, вдалося показати, що всі основні закони хімії можуть бути виведені безпосередньо з енергетичних міркувань. Ці роботи остаточно зміцнили молекулами-лярно-кінетичну теорію і матеріалістичний світогляд на ці питання, так як основні закони цієї теорії були доведені експериментально на системах з реально і мимоволі рухаються частками.