Электричество: общие понятия. Молекула вещества – мельчайшая частица, сохраняющая его свойства Какая мельчайшая частица вещества сохраняет его свойства

Молекулярная структура вещества. Скорости газовых молекул.

1. 
   Молекулярно-кинетической теорией МКТ называется теория, объясняющая свойства вещества, исходя из его молекулярного строения. Основные положения молекулярно-кинетической теории: все тела состоят из молекул; молекулы постоянно движутся; молекулы взаимодействую друг с другом.
2. 
   Молекула – мельчайшая частица вещества, сохраняющая свойства данного вещества.
3. 
   Атомы – наименьшая частица химического элемента. Из атомов состоят молекулы.
4. 
   Молекулы постоянно движутся . Доказательством этого положения является диффузия – явление проникновения молекул одного вещества в другое. Диффузия происходит и в газах, и в жидкостях, и в твёрдых телах. С увеличением температуры скорость диффузии увеличивается. Открытое Броуном движение частичек краски в растворе названо броуновским движением и тоже доказывает движение молекул.
5. 
   Строение атома . Атом состоит из положительно заряженного ядра, вокруг которого вращаются электроны.
6. 
   Ядро атома состоит из нуклонов (протон, нейтрон). Заряд ядра определяется числом протонов. Массовое число определяется числом нуклонов. Изотопы – это атомы одного и того же элементы, ядра которых содержат разное количество нейтронов.
7. 
   Относительная атомная масса М– масса одного атома в единицах атомной массы (1/12 массы атома углерода). Относительная молекулярная масса – М - масса молекулы в единицах атомной массы.
8. 
   Количество вещества определяется числом молекул. Моль – единица измерения количества вещества. Моль – количество вещества, масса которого, выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе. 1 моль вещества содержит N А молекул. N А = 6,022∙10 23 1/моль – число Авогадро . Масса одного моля в килограммах называется молярной массой – μ =М·10 -3 . 1 моль – 12гС – N А –22,4 л. газа.
9. 
   Число молей определяется формулами: ν = m / μ , ν = N / N A , ν = V / V 0 .
10. 
    Основная модель МКТ – совокупность движущихся и взаимодействующих между собой молекул вещества. Агрегатные состояния вещества.
    1. 
       Твёрдое тело : W п >> W k , упаковка плотная, молекулы колеблются около положения равновесия, положения равновесия стационарны, расположение молекул упорядоченно, т.е. образуется кристаллическая решётка, сохраняется и форма и объём.
    2. 
       Жидкость: W п ≈ W k , упаковка плотная, молекулы колеблются около положения равновесия, положения равновесия подвижны, расположение молекул упорядоченно в пределах 2-х, 3-х слоёв (ближний порядок), сохраняется объём, но не сохраняется форма (текучесть).
    3. 
       Газ: W п W k , молекулы расположены далеко друг от друга, движутся прямолинейно до столкновения друг с другом, столкновения упругие, легко меняют и форму и объём. Условия идеальности газа: W п =0, столкновения абсолютно упругие, Диаметр молекулы расстояния между ними.
       
    4. 
       Плазма – электронейтральная совокупность нейтральных и заряженных частиц. Плазма (газовая) молекулы расположены далеко друг от друга, движутся прямолинейно до столкновения друг с другом, легко меняют и форму и объём, столкновения неупругие, при столкновениях происходит ионизация, реагирует на электрические и магнитные поля.
11. 
    Фазовые переходы: парообразование, конденсация, возгонка, плавление, кристаллизация.
12. 
    Статистические закономерности – законы поведения большого чикла частиц. Микропараметры – параметры малых масштабов – масса, размеры, скорость и другие характеристики молекул, атомов. Макропараметры – параметры больших масштабов – масса, объём, давление, температура физических тел.
13. 
    Р
    Z =2 N
    аспределение частиц идеального газа по двум половинкам сосуда:

• 
  Число возможных состояний Z при числе частиц N находится по формуле
• 
  Ч
  Z = N! / n!∙(N-n)!
  исло способов реализации состояния n / (N – n ) находится по формуле
• 
  Анализ ответов приводит к выводу – наибольшая вероятность того, что молекулы распределятся по двум половинкам сосудов поровну.

1. 
   Наиболее вероятная скорость – скорость, которой обладает большинство молекул
2. 
   Как вычислить среднюю скорость молекул V ср = (V 1 ∙ N 1 + V 2 ∙ N 2 + V 3 ∙ N 3)/N. Средняя скорость обычно превышает наиболее вероятную.
3. 
   Связь: скорость – энергия – температура. Е ср ~ Т.
4. 
   Т
   E=3 kT /2
   емпература определяет степень нагретости тела. Температура главная характеристика тел, находящихся в тепловом равновесии. Тепловое равновесие когда между телами нет теплообмена
5. 
   Температура – мера средней кинетической энергии молекул газа. С увеличением температуры растёт скорость диффузии, увеличивается скорость броуновского движения. Формула связи средней кинетической энергии молекул и температуры выражается формулой гдк k = 1,38∙10 -23 Дж/К – постоянная Больцмана, выражающая соотношение между Кельвином и Джоулем как единицами измерения температуры.

• 
  Т
  T = t + 273.
  ермодинамическая температура не может быть отрицательной .
• 
  Абсолютная шкала температур – шкала Кельвина (273К – 373К).

0 о шкалы Кельвина соответствует абсолютному 0. Ниже температуры нет.

• 
  Температурные шкалы : Цельсия (0 о С – 100 о С), Фаренгейта (32 о Ф – 212 о Ф), Кельвина (273К – 373К).

1. 
   Скорость теплового движения молекул: m 0 v 2 = 3 kT , v 2 = 3 kT / m 0 , v 2 = 3 kN A T / μ

m 0 N A = μ , kN A =R, где R=8,31 Дж / мольК . R – универсальная газовая постоянная

Газовые законы

1. 
   Давление – это макроскопический параметр системы. Давление численно равно силе, действующей на единицу поверхности перпендикулярно этой поверхности. P = F / S . Измеряется давление в Паскалях (Па), атмосферах (атм.), барах (бар), мм.рт.ст. Давление столба газа или жидкости в поле тяготения находится по формуле P = ρgh, где ρ - плотность газа или жидкости, h – высота столба. В сообщающихся сосудах однородная жидкость устанавливается на одном уровне. Отношение высот столбов неоднородных жидкостей обратно отношению их плотностей.
2. 
   Атмосферное давление – давление, создаваемое воздушной оболочкой Земли. Нормальное атмосферное давление – 760 мм.рт.ст. или 1,01∙10 5 Па, или 1 бар, или 1 атм.
3. 
   Давление газа определяется числом молекул, ударившихся о стенку сосуда и их скоростью.

• 
  Средняя арифметическая скорость движения молекул газа равна нулю, потому что преимущества движения в каком-либо определённом направлении нет в силу того, что движение молекул равновероятно по всем направлениям. Поэтому для характеристики движения молекул берётся средняя квадратичная скорость . Средние квадраты скорости по осям X,Y,Z между собой равны и составляют 1/3 средней квадратичной скорости.

Для одного моля газа

Изобары

Р 1
закон Гей-Люссака,

1. 
   V = const – изохорный процесс ,

Изохоры

V 1
закон Шарля.

Задачи: Задача № 1 . Определить полное число микросостояний шести частиц идеального газа по двум половинам сосуда, не разделённого перегородкой. Чему равно число способов реализации состояний 1/5, 2/4? При каком состоянии число способов реализации будет максимальным?

Решение. Z =2 N = 2 6 = 64. Для состояния 1/5 Z = N! / n!∙(N-n)! = 1∙2∙3∙4∙5∙6 / 1∙1∙2∙3∙4∙5= 6

Самостоятельно . Чему равно число способов реализации состояний 2/4?

Задача № 2. Найти число молекул в стакане воды (m=200г). Решение. N = m∙ N A /μ = 0,2 ∙ 6,022∙10 23 / 18 ∙ 10 -3 =67∙ 10 23 .

Самостоятельно. Найти число молекул в 2 г меди. Найти число молекул в 1м 3 углекислого газа СО 2 .

Задача № 3. На рисунке представлен замкнутый цикл в координатах P V . Какие процессы происходили с газом? Как изменялись макропараметры? Вычертить эту диаграмму в координатах VT.

С
амостоятельно вычертить диаграмму в координатах PT.

	P	V	T
1-2	ув	пост	ув
2-3	пост	ув	ув
3-4	ум	ув	пост
4-1	пост	ум	ум

Р
ешение.

Задача № 4. «Магдебургские полушария» растягивали 8 лошадей с каждой стороны. Как изменится сила тяги, если одно полушарие прикрепить к стене, а другое будут тянуть 16 лошадей?

З
адача № 5. Идеальный газ оказывает на стенки сосуда давление 1,01∙10 5 Па. Тепловая скорость молекул 500м/с. Найти плотность газа. (1,21кг/м 3). Решение. . Разделим на V обе части уравнения. Получим

μ найдём из формулы скорости молекул

Задача № 6. Под каким давлением находится кислород, если тепловая скорость его молекул 550 м/с, а их концентрация 10 25 м -3 ? (54кПа.) Решение. P = nkT, R = N A k, P= n v 2 μ / 3 N A , Т найдём из формулы

Задача №7. Азот занимает объём 1 л при нормальном атмосферном давлении. Определите энергию поступательного движения молекул газа.

Решение . Энергия одной молекулы – E o = 5 kT / 2 , энергия всех молекул в данном объёме газа – E = N 5 kT / 2 = nV 5 kT / 2, P = nkT , E = 5 PV /2 = 250 Дж.

Задача № 8. Воздух состоит из смеси азота, кислорода и аргона. Их концентрации соответственно равны 7,8 ∙10 24 м -3 , 2,1∙ 10 24 м -3 , 10 23 м -3 . Средняя кинетическая энергия молекул смеси одинакова и равна 3 ∙10 -21 Дж. Найдите давление воздуха. (20кПа). Самостоятельно.

Задача № 9. Как изменится давление газа при уменьшении в 4 раза его объёма и увеличении температуры в 1,5 раза? (Увеличится в 6 раз). Самостоятельно.

Задача № 10. Давление газа в люминесцентной лампе 10 3 Па, а его температура 42 о С. Определите концентрацию атомов в лампе. Оцените среднее расстояние между молекулами.

(2,3∙10 23 м -3 , 16,3нм). Самостоятельно.

Задача № 11. Найдите объём одного моля идеального газа любого химического состава при нормальных условиях. (22,4л). Самостоятельно.

З
адача № 12 . В сосуде объёмом 4л находятся молекулярный водород и гелий. Считая газы идеальными, найдите давление газов в сосуде при температуре 20 о С, если их массы соответственно равны 2г и 4г. (1226кПа).

Решение . По закону Дальтона Р = Р 1 + Р 2 . Парциальное давление каждого газа найдём по формуле. И водород, и гелий занимают весь объём V=4л.

Задача № 13 . Определите глубину озера, если объём воздушного пузырька удваивается при подъёме со дна на поверхность. Температура пузырька не успевает измениться. (10,3м).

Решение . Процесс изотермический P 1 V 1 = P 2 V 2

Давление в пузырьке на поверхности воды равно атмосферному Р 2 = Р о Давление на дне водоёма складывается из давления внутри пузырька и давления столба воды Р 1 = Р о + ρ gh , где ρ = 1000кг/м 3 – плотность воды, h – глубина водоёма. Р о = (Р о + ρ gh ) V 1 / 2 V 1 = (Р о + ρ gh )/ 2

Задача № 14 . Цилиндр разделён непроницаемой закреплённой перегородкой на две части, объёмы которой V 1 , V 2 . Давление воздуха в этих частях цилиндра P 1 , P 2 соответственно. При снятии закрепления перегородка может двигаться как невесомый поршень. На сколько, и в какую сторону сдвинется перегородка?

Р
P 1 V 1

P 2 V 2

ешение. Если P 2 > P 1 Давление в обоих частях

P 1 V 1 = P (V 1 -∆ V)

P 2 V 2 = P (V 2 + ∆ V)

цилиндра установится одинаковое – Р. Процесс изотермический.

Разделим правые и левые части уравнений друг на друга. А затем решим уравнение относительно ∆ V.

Ответ: ((P 1 – P 2 ) V 1 V 2 )/(P 1 V 1 + P 2 V 2 .

Задача № 15 . Автомобильные шины накачаны до давления 2∙10 4 Па при температуре 7 о С. Через несколько часов после езды температура воздуха в шинах поднялась до 42 о С. Каким стало давление в шинах? (2,25∙10 4 Па). Самостоятельно.

Теория строения вещества

Закончите предложения

• Мельчайшая частица вещества, сохраняющая его свойства - молекула

• Молекулы состоят из атомов

• У одного и того же вещества молекулы одинаковы

• У разных веществ молекулы различны

• При нагревании вещества размеры молекул не изменяются

«По капельке море, по былинке стог»

• О каком положении теории строения вещества идет речь в этой пословице?

«Иду в воду – красен, выйду – черен»

• Как изменяются расстояние между частицами вещества?

Диффузия Diffusio (лат) –распространение, растекание

• Явление самопроизвольного проникновения веществ друг в друга

Диффузия в газах

Диффузия в жидкостях

Диффузия в твердых телах

Причина диффузии

Интенсивность диффузии зависит от состояния вещества

Интенсивность диффузии зависит от температуры

Броуновское движение

• видимое в микроскоп перемещение очень малых частиц вещества под действием ударов молекул.

Модель «броуновского движения»

Вывод

• Запах травы или запах духов

• Ягод лесных аромат и цветов

• Только диффузией я объясняю,

• Это явление я понимаю.

• Суть вся в движении частиц вещества

• Все мне понятно, как дважды два.

Немного лирики… Прекрасная дама нюхала розы. И расчихалась, закапали слезы.

• Неужто из - за диффузии

• Бывают такие конфузии?

jpg" alt="">

Объяснить поговорку

• Ложка дегтя и бочку меда испортит.

Немного истории…

Английский металлург Вильям Робертс-Аустин измерял диффузию золота в свинце. Он наплавил тонкий диск золота на конец цилиндра из чистого свинца длинной 1 дюйм (2,45 см), помещал этот цилиндр в печь, где поддерживалась температура около 200 °С, и держал его в печи 10 дней. Затем он разрезал цилиндр на тонкие диски. Оказалось, что к “чистому” концу через весь свинцовый цилиндр прошло вполне измеримое количество золота.

Диффузия на кухне

• Огурцы иль помидоры Засолить проблемы нет Вскипятил рассол, соль бросил, И готовы на обед.

Мельчайшая частица химического элемента, способная существовать самостоятельно, называется атом.
Атомом называется мельчайшая частица химического элемента, неделимая лишь в химическом отношении.
Атом - мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая все химические свойства этого элемента. Атомы могут существовать в свободном состоянии и в соединениях с атомами того же или других элементов.
Атом представляет собой мельчайшую частицу химического элемента, способную существовать самостоятельно.
По современным взглядам, атом представляет собой мельчайшую частицу химического элемента, обладающую всеми его химическими свойствами. Соединяясь друг с другом, атомы образуют молекулы, которые являются мельчайшими частицами вещества - носителями всех его химических свойств.
В предыдущей главе были изложены наши представления об. атоме - мельчайшей частице химического элемента. Мельчайшей частицей вещества является молекула, образующаяся из атомов, между которыми действуют химические силы, или химическая связь.
Понятие об электричестве неразрывно связано с понятием о строении атомов - мельчайших частиц химического элемента.
Из химии и предыдущих разделов физики мы знаем, что все тела построены из отдельных, очень малых частиц - атомов и молекул, Под атомами понимают мельчайшую частицу химического элемента. Молекулой называют более сложную частицу, состоящую из нескольких атомов. Физические и химические свойства элементов определяются свойствами атомов этих элементов.
Решающими в утверждении атомистических представлений в химии стали работы английского ученого Джона Дальтона (1766 - 1844), который ввел в химию и сам термин атом как мельчайшую частицу химического элемента; атомы разных элементов, по Дальтону, имеют разную массу и тем отличаются друг от друга.
Атом - мельчайшая частица химического элемента, сложная система, состоящая из центрального положительно заряженного ядра и оболочки из движущихся вокруг ядра отрицательно заряженных частиц - электронов.
Из химии и предыдущих разделов физики мы знаем, что все тела построены из отдельных, очень малых частиц - атомов и молекул. Под атомами понимают мельчайшую частицу химического элемента. Молекулой называют более сложную частицу, состоящую из нескольких атомов. Физические и химические свойства элементов определяются свойствами атомов этих элементов.
Из химии и предыдущих разделов физики мы знаем, что все тела построены из отдельных, очень малых частиц - атомов и молекул. Под атомом понимают мельчайшую частицу химического элемента. Молекулой называют более сложную частицу, состоящую из нескольких атомов. Физические и химические свойства элементов определяются свойствами атомов этих элементов.
Явления, подтверждающие сложное строение атома. О строении атома - мельчайшей частицы химического элемента - можно судить, с одной стороны, по тем сигналам, которые он сам посылает в виде лучей и даже частиц, с другой - по результатам бомбардировки атомов вещества быстрыми заряженными частицами.
Идея о том, что все тела состоят из предельно малых и далее неделимых частиц - атомов, широко обсуждалась еще до нашей эры древнегреческими философами. Современное представление об атомах как мельчайших частицах химических элементов, способных связываться в более крупные частицы - молекулы, из которых состоят вещества, было впервые высказано М. В. Ломоносовым в 1741 г. в работе Элементы математической химии; эти взгляды пропагандировались им на протяжении всей его научной деятельности. Современники не обратили должного внимания на работы М. В. Ломоносова, хотя они были опубликованы в изданиях Петербургской Академии наук, получаемых всеми крупными библиотеками того времени.

Идея о том, что все тела состоят из предельно малых и далее неделимых частиц - атомов, обсуждалась еще в Древней Греции. Современное представление об атомах как мельчайших частицах химических элементов, способных связываться в более крупные частицы - молекулы, из которых состоят вещества, было впервые высказано М. В. Ломоносовым в 1741 г. в работе Элементы математической химии; эти взгляды он пропагандировал на протяжении всей своей научной деятельности.
Идея о том, что все тела состоят из предельно малых и далее неделимых частиц - атомов, широко обсуждалась еще до нашей эры древнегреческими философами. Современное представление об атомах как мельчайших частицах химических элементов, способных связываться в более крупные частицы - молекулы, из которых состоят вещества, было впервые высказано М. В.Ломоносовым в 1741 г. в работе Элементы математической химии; эти взгляды он пропагандировал на протяжении всей своей научной деятельности.
Идея о том, что все тела состоят из предельно малых и далее неделимых частиц - атомов, широко обсуждалась еще древнегреческими философами. Современное представление об атомах как мельчайших частицах химических элементов, способных связываться в более крупные частицы - молекулы, из которых состоят вещества, было впервые высказано М. В. Ломоносовым в 1741 г. в работе Элементы математической химии; эти взгляды он пропагандировал на протяжении всей своей научнсш деятельности.
На стехиометрических законах основаны всевозможные количественные расчеты масс и объемов веществ, принимающих участие в химических реакциях. В связи с этим стехиометрические законы совершенно справедливо относятся к основным законам химии и являются отражением реального существования атомов и молекул, обладающих определенной массой мельчайших частиц химических элементов и их соединений. В силу этого стехиометрические законы стали прочным фундаментом, на котором было построено современное атомно-молекулярное учение.
На стехиометрических законах основаны всевозможные количественные расчеты масс и объемов веществ, принимающих участие в химических реакциях. В связи с этим стехиометрические законы совершенно справедливо относятся к основным, законам химии и являются отражением реального существования атомов и молекул, обладающих определенной массой мельчайших частиц химических элементов и их соединений. В силу этого стехиометрические законы стали прочным фундаментом, на котором было построено современное атомно-молекулярное учение.
Явления, подтверждающие сложное строение атома. О строении атома - мельчайшей частицы химического элемента - можно судить, с одной стороны, по тем сигналам, которые он посылает в виде лучей и даже частиц, с другой - по результатам бомбардировки атомов вещества быстрыми заряженными частицами.
Следует отметить, что создание квантовой физики было непосредственно стимулировано попытками осмыслить строение атома и закономерности спектров излучения атомов. В результате экспериментов было обнаружено, что в центре атома находится маленькое (по сравнению с его размерами), но массивное ядро. Атом - это мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. Свое название он получил от греческого dtomos, что значит неделимый. Неделимость атома имеет место в химических превращениях, а также при соударениях атомов, происходящих в газах. И в то же время всегда возникал вопрос, не состоит ли атом из меньших частей.
Объектом изучения в химии являются химические элементы и их соединения. Химическими элементами называются совокупности атомов с одинаковыми зарядами ядер. В свою очередь атомом называется мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая все его химические свойства.
Суть этого отказа от гипотезы Авогадро заключалась в нежелании вводить особое понятие молекулы (частицы), отражающее качественно отличную от атомов дискретную форму материи. В самом деле: простые атомы Дальтона соответствуют мельчайшим частицам химических элементов, а его сложные атомы - мельчайшим частицам химических соединений. Из-за этих-то нескольких случаев не стоило ломать всю систему воззрений, в основе кото-рых лежало одно понятие атома.
Рассмотренные стехиометрические законы положены в основу всевозможных количественных расчетов масс и объемов веществ, принимающих участие в химических реакциях. В связи с этим стехиометрические законы совершенно справедливо относятся к о с-н о в н ы м законам химии. Стехиометрические законы являются отражением реального существования атомов и молекул, которые, будучи мельчайшими частицами химических элементов и их соединений, обладают вполне определенной массой. В силу этого стехиометрические законы стали прочным фундаментом, на котором построено современное атомно-молекулярное учение.

А) атом Б) молекула

А) жидкости Б) газы

1.твердое тело 2. жидкость 3. газ

1.Мельчайшей частицей вещества, сохраняющей его свойства, является

А) атом Б) молекула

В) броуновская частица В) кислород

2. Броуновское движение – это ….

А) хаотическое движение очень мелких твердых частиц, находящихся в жидкости

Б) хаотическое проникновение частиц друг в друга

В) упорядоченное движение твердых частиц, находящихся в жидкости

Г) упорядоченное движение молекул жидкости

3. Диффузия может происходить …

А) только в газах Б) только в жидкостях и газах

В) только в жидкостях Г) в жидкостях, газах и твердых телах

4. Не имеют собственной формы и постоянного объёма…

А) жидкости Б) газы

В) твердые тела Г) жидкости и газы

5. Между молекулами существует….

А) только взаимное притяжение Б) только взаимное отталкивание

В) взаимное отталкивание и притяжение Г) не существует взаимодействия

6. Диффузия протекает быстрее

А) в твердых телах Б) в жидкостях

В) в газах Г) во всех телах одинаково

7. Какое явление подтверждает, что молекулы взаимодействуют друг с другом?

А) броуновское движение Б) явление смачивания

В) диффузия Г) увеличение объёма тела при нагревании

8. Соотнесите агрегатное состояние вещества и характер движения молекул:

1.твердое тело 2. жидкость 3. газ

А) скачками меняют своё положение

Б) колеблются около определенной точки

В) беспорядочно двигаются во всех направлениях

9. Соотнесите агрегатное состояние вещества и расположение молекул:

1.твердое тело 2. жидкость 3. газ

А) беспорядочно, близко друг к другу

Б) беспорядочно, расстояние в десятки раз больше самих молекул

В) молекулы расположены в определенном порядке

10. Соотнесите положение о строении вещества и его опытное обоснование

1. все вещества состоят из молекул, между которыми есть промежутки

2. молекулы непрерывно и беспорядочно движутся

3. молекулы взаимодействуют друг с другом

А) броуновское движение Б) смачивание

В) увеличение объёма тела при нагревании