Давление идеального газа равно двум третям средней кинетической энергии поступательного движения молекул, содержащихся в единице объема

11) Опытное обоснование МКТ

Молекулярно-кинетическая теория строения вещества опирается на 3 основных положения:
1. Вещество состоит из частиц (атомов, молекул или ионов).
2. Частицы вещества беспорядочно (хаотически) и непрерывно движутся (это доказывают явления диффузии и броуновского движения).
3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются) – этим объясняются силы упругости, смачиваемость и др.
1. Вещества состоят из частиц: а) из молекул (вода, сахар, масло), где молекулы состоят из атомов; б) из ионов (соли, щелочи, металлы); г) из атомов (инертные газы). С помощью электронных микроскопов получены даже фотографии отдельных крупных молекул. Капелька масла расплывается по поверхности воды не безгранично, а до плёнки, толщиной в одну молекулу.
О существовании атомов догадывались ещё древние греки (Демокрит, Лукреций Кар). М.В.Ломоносов объяснял теплоту через движение молекул. Размеры атомов очень малы, порядка 10 – 8 м. Если атомы увеличить до размера типографской точки, то толщина человеческого волоса стала бы около 10 км.
2. Хаотическое и непрерывное движение частиц вещества доказывают явления диффузии и броуновского движения.
Диффузией наз. явление взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества, происходящее из-за их движения.
Примеры диффузии: распространение запаха, растворение сахара, засолка продуктов. Две плотно прижатые пластины из свинца Pb и золота Au за 5 лет срастаются на 1 мм. Чем выше температура и слабее связи между молекула-ми, тем быстрее идёт диффузия.
Броуновским движением наз. движение мелких, взвешенных в жидкости частиц под действием ударов молекул жидкости. Если в жидкость намешать очень мелкие нерастворимые частицы (например, пыльца цветов), то в микроскоп видно, как эти частицы медленно движутся. Это движение беспорядочное и никогда не прекращается. Частицы на столько малы, что число ударов молекул жидкости с противоположных сторон не компенсируется, по-этому частицы беспорядочно и непрерывно перемещаются по жидкости.
3. Частицы вещества одновременно притягиваются и отталкиваются. Атомы состоят из положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронных оболочек, поэтому ядра атомов отталкиваются и электронные оболочки атомов тоже отталкиваются. Но одновременно ядра атомов притягивают электронные оболочки соседних атомов. Если бы не было сил притяжения, атомы разлетелись бы, и не было бы твёрдых и жидких тел. А если бы не было сил отталкивания, то любое тело можно было бы сжать до сколь угодно малых размеров.

Или

1. Тела состоят из молекул.
2. Молекулы беспорядоченно движутся.
3. Молекулы взаимодействуют друг с другом.

12) Броуновское движение

Бро́уновское движе́ние —беспорядочное движение микроскопических видимых, взвешенных в жидкости или газе частиц твердого вещества, вызываемого тепловым движением частиц жидкости или газа. Броуновское движение никогда не прекращается. Броуновское движение связано с тепловым движением, но не следует смешивать эти понятия. Броуновское движение является следствием и свидетельством существования теплового движения.

Броуновское движение - наиболее наглядное экспериментальное подтверждение представлений молекулярно-кинетической теории о хаотическом тепловом движении атомов и молекул. Если промежуток наблюдения достаточно велик, чтобы силы, действующие на частицу со стороны молекул среды, много раз меняли своё направление, то средний квадрат проекции её смещения на какую-либо ось (в отсутствие других внешних сил) пропорционален времени.

При выводе закона Эйнштейна предполагается, что смещения частицы в любом направлении равновероятны и что можно пренебречь инерцией броуновской частицы по сравнению с влиянием сил трения (это допустимо для достаточно больших времен). Формула для коэффициента D основана на применении Стокса закона для гидродинамического сопротивления движению сферы радиусом а в вязкой жидкости. Соотношения для и D были экспериментально подтверждены измерениями Ж. Перрена (J. Perrin) и T. Сведберга (T. Svedberg). Из этих измерений экспериментально определены постоянная Больцмана k и Авогадро постоянная N _А. Кроме поступательного Броуновского движения, существует также вращательное Броуновского движение - беспорядочное вращение броуновской частицы под влиянием ударов молекул среды. Для вращательного Броуновского движения среднее квадратичное угловое смещение частицы пропорционально времени наблюдения. Эти соотношения были также подтверждены опытами Перрена, хотя этот эффект гораздо труднее наблюдать, чем поступательное Броуновское движение.