Теоретическое введение. Молекулярная физика и термодинамика – разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах

Молекулярная физика и термодинамика – разделы физики, в которых изучаются макроскопические процессы в телах, связанные с огромным числом содержащихся в телах атомов и молекул.

Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами. Молекулы состоят из более простых частиц – атомов химических элементов.

Масса одного моля вещества называется его молярной массой. Моль – основная единица количества вещества в системе СИ, равная количеству вещества, в котором содержится число частиц (атомов или молекул), равное числу атомов в 0,012 кг изотопа углерода С¹². Количество частиц в 1 моле вещества называется числом Авогадро(N_A). Если обозначить массу одной молекулы m₀, то молярная масса . Молярная масса в системе СИ измеряется в кг/моль. Относительная молекулярная масса - безразмерная величина, т.к. определяется соотношением массы молекулы данного вещества и 1/12 массы атома изотопа углерода С¹².

Измерение молярной массы газов достаточно просто осуществляется, если газ соответствует модели идеального газа, согласно которой:

1) собственный объем молекул газа пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда;

2) между молекулами газа отсутствуют силы взаимодействия;

3) столкновения молекул газа между собой и со стенками сосуда абсолютно упругие;

4) не учитываются размеры молекул.

Модель идеального газа можно использовать при изучении реальных газов, т.к. они в условиях, близких к нормальным, а также при низких давлениях и высоких температурах близки по своим свойствам к идеальному газу.

Для идеального газа справедливо уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона), показывающее связь параметров P, V, T.

(1)

где m – масса газа; Р – давление газа; V – объем газа; Т – температура газа; R – универсальная газовая постоянная; - молярная масса газа.