ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Молекулярно-кинетическая теория газов из "Физическая и коллоидная химия" Основы молекулярно-кинетической теории газов, которая объяснила физический смысл газовых законов, были заложены еще в работах М. В. Ломоносова. В 1744—1748 гг. он разработал теорию атомно-молекулярного строения вещества, впервые обосновал кинетическую теорию теплоты и на основании этого объяснил многие не известные до него явления. В XIX в. молекулярно-кинетическая теория газов получила свое дальнейшее развитие в работах Клаузиуса, Максвелла и Больцмана. На новейшем ее этапе эта теория была в современном виде разработана Я. И. Френкелем. [c.18] В основе кинетической теории идеальных газов лежат следующие простые допущения. [c.18] Известно, что при множестве движущихся молекул (или атомов) число частиц, обладающих скоростью, лежащей в данном интервале значений, остается постоянным. Теоретические подсчеты, произведенные Максвеллом в 1860 г., показали, что молекулы газа по своим скоростям движения при данной температуре распределяются строго определенным образом. В качестве примера приведем данные распределения по скоростям движения для молекул кислорода при 0 (табл.1). [c.19] Как показали исследования, распределение молекул fio скоростям зависит только от температуры оно не изменяется во времени, хотя каждая отдельная молекула постоянно изменяет свою скорость. [c.19] Из данных табл. 1 видно, что примерно половина всех молекул обладает скоростями, близкими к некоторой определенной средней величине. Однако есть молекулы, скорости которых меньше или больше, чем средняя величина. [c.19] На рис. 5 приведены кривые распределения молекул по скоростям их движения. Как видно из рисунка, с повышением температуры максимум кривой смещается в сторону больших скоростей и становится более пологим. [c.19] Молекулярно-кинетическая теория объяснила многие свойства газов, например, стремление их занять возможно больший объем, возникновение давления на стенки сосуда, медленный характер процесса, диффузии, рост давления с повышением температуры и др. [c.19] Вследствие многочисленных столкновений друг с другом молекулы газа движутся зигзагообразно, всякий раз проходя в одном направлении очень малый отрезок пути (примерно 10 м). Отдельные молекулы вырываются из общего скопления и летят в окружающее пространство, чем и обусловливается стремление любого газа занимать максимальный объем. [c.19] Молекулы ударяются о стенки сосуда, создавая тем самым газовое давление. Мерой этого давления является сила ударов движущихся молекул о поверхность в 1 в 1 сек. С повышением температуры скорость движения молекул увеличивается, вместе с тем увеличивается и число молекул, ударяющихся о стенки сосуда, т, е. растет давление газа. [c.19] Уравнение (Ь24) называется основным, потому что из него можно математически вывести все рассмотренные выше законы идеальных газов, рассчитать кинетическую энергию молекулы, ереднюю скорость движения молекул газа и ряд других важных следствий. [c.21] Для обоснования других газовых законов найдем связь между абсолютной температурой газа и кинетической энергией его молекулы. [c.21] Из уравнения (1,27) также следует, что если Т = О, то и = 0. Иными словами, абсолютный нуль приобретает конкретный физический смысл при этой температуре вовсе прекращается поступательное движение молекул. Однако следует подчеркнуть, что и при абсолютном нуле некоторые виды движения внутри молекул и атомов сохраняются. [c.22] Из основного уравнения кинетической теории газов можно вывести и закон Авогадро. Предположим, чго имеется два различных газа. Для первого массу молекулы обозначим т , среднюю квадратичную скорость и, число молекул N1. Массу молекулы второго газа скорость Ы2, число молекул Причем, объем V, давление Р и температура Т обоих газов одинаковы. Необходимо доказать, что N1 — N2. [c.22] Так как при одинаковой температуре кинетическая энергия молекул одинакова, т. е. [c.22] Из уравнения (1,28) следует, что средняя квадратичная скорость зависит от температуры и природы газа. Для данного газа при постоянной температуре и является величиной постоянной и выражается в м1сек. Так, для водорода, азота и кислорода средние квадратичные скорости молекул при С соответственно равны 1845, 493 и 461 м[сек. [c.22] Вернуться к основной статье