Количество вещества. Постоянная Авогадро

Количество вещества, содержащегося в теле, определяется числом молекул (или атомов) в этом теле. Поскольку число моле­кул в макроскопических телах очень велико, для определения количества вещества в теле сравнивают число молекул в нем с числом атомов в 0,012 кг углерода.

Количество вещества υ — величина, равная отношению числа молекул (атомов) N в данном теле к числу атомов N_А в 0,012 кг углерода. υ=N/Na [υ]=1моль; υ=m/M

1 моль — количество вещества, содержащее столько же структурных элементов (атомов, молекул, ионов), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода 12/6*С .

Число молекул в одном моле вещества --- постоян­ной Авогадро

Na=0.012/m0C; Na=6.02*10²³моль^-1

Масса вещества, взятого в количестве 1 моля -- молярной массой М.

M=m0N;[M]=1кг/моль;M=Mr*10³; N=υNa-число малек;m0=M/Na-мас.1 малек; m=m0N=m0υNa=υM

Размеры молекул

Размер молекулы является величиной условной. Между молекулами наряду с силами притяжения дей­ствуют и силы отталкивания, поэтому молекулы могут сближать­ся лишь до некоторого расстояния.

Расстояние предельного сближения центров двух молекул называют эффективным диаметром молекулы d (при этом счи­тают, что молекулы имеют сферическую форму).

Метод определения размеров малек:

В твердых и жидких телах молекулы распо­ложены очень близко одна к другой, почти вплотную. Поэтому можно считать, что V, занимаемый телом некоторой массы т, приблизительно = сумме объемов всех его молекул.V1=V/N; N=m/M*Na;V1=VM/mNa;

ρ=m/V-плотность тела. малекула—шар, то d=2r; V1=4/3πr^3=πd^3/6;

d= ; Размеры молекул очень малы.

Идеальный газ

Форму и объем тела определяет совместное действие двух факторов: 1) взаимодействие молекул, которое стремится удер­жать молекулы на определенных расстояниях друг от друга; 2) хаотическое движение молекул, которое разбрасывает их по всему объему.

Молекулы газа разлетаются по всему предоставленному для него объему. Следовательно, главную роль в поведении газа играет хаотическое движение молекул, а силы взаимодействия малы, и ими можно пренебречь. Это означает, что молекулы газа движутся равномерно и прямолинейно, пока не столкнутся с другими молекулами. При столкновении изменя­ется величина и направление скорости движения молекулы, и она снова движется равномерно прямолинейно до следующего столкновения. Длина свободного пробега (расстояние между дву­мя последовательными столкновениями молекулы) X ~ 10~⁷ м. При такой длине свободного пробега только 0,04% пространства, занятого газом, приходится на собственный объем его молекул. Это дает право воспользоваться моделью идеального газа.

Идеальный газ — это газ с достаточно простыми свойствами:

1) молекулы его исчезающе малы и их собственным объе­мом можно пренебречь, по сравнению с объемом сосуда, в кото­ром находится газ;

2) между молекулами идеального газа нет сил взаимодействия;

3) молекулы идеального газа ведут себя при столкновениях как абсолютно упругие шарики.

При небольших давлениях и не очень низких температурах реальные газы близки к идеальному газу.При высоких давлениях молекулы газа сближаются, что пренебречь их соб­ственным объемом нельзя и между ними возникают заметные си­лы притяжения.При низких температурах кинетическая энергия уменьшается и становится сравнимой с потенциальной энергией и пренебречь последней нельзя.

Для описания свойств газов можно пользоваться:1)микро­скопическими параметрами (скорость, масса молекулы, ее энер­гия и др.), которые являются индивидуальными характеристика­ми молекул и численные значения которых находятся только расчетным путем; 2) макроскопическими параметрами (давле­ние, температура, объем газа), значение которых определяется совместным действием огромного числа молекул. Макропарамет­ры — это параметры газа как физического тела. Численные зна­чения их находят простым измерением с помощью приборов.

Давление газа — это средняя сила ударов молекул о тело (например, о стенки сосуда), отнесенная к единице его по­верхности.

Абсолютная температура Т— мера средней кинетической энергии хаотического движения молекул (см. раздел 6.11).

Под объемом газа понимают объем сосуда, в котором нахо­дится газ.

Скорости молекул газов

Движение молекул газа подчиняется законам статистиче­ской физики. В каждый момент времени скорости отдельных мо­лекул могут значительно отличаться друг от друга, но их средние значения одинаковы и при расчетах используются не мгновенные скорости отдельных молекул, а некоторые средние значения. Различают среднюю арифметическую <u> и среднюю квадратич­ную <U_кв> скорость хаотического движения молекул.

Пусть имеется N молекул, скорости которых соответст­венно u1, u2,…., un. Средняя арифметическая скорость хаотического движения молекул по модулю равна

Средняя квадратичная скорость хаотического движения молекул

где<υ^2>-средний квадрат скорости движ. молекул.Его не следует с квадратом средней скорости< υ ^2>≠(< υ >)^2.Как показывают расчеты ; ;R-универ.газ постоянная.R=8.31Дж/моль*К; R=KN_a ;