Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества. Газы, жидкости и твердые тела. Статистический и термодинамический методы исследования.

Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

· Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут приобретать дополнительный электрический заряд и превращаться в положительные или отрицательные ионы.

· Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

· Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Твердые тела

Согласно молекулярно-кинетической теории вещество состоит из мельчайших частиц (молекул, атомов или ионов), стабильность которых поддерживают внутримолекулярные силы. В твердом теле эти силы достаточно велики для того, чтобы удержать молекулы вместе, придавая этому веществу его жесткую форму. Молекулы в твердом теле совершают непрерывное колебательное движение около некоторого среднего положения. Они не перемещаются внутри объема твердого тела. По мере повышения температуры амплитуда колебаний молекул увеличивается, а вместе с тем возрастает число молекул, оторвавшихся от среднего положения, вокруг которого они совершали колебания.

Жидкости

Внутримолекулярные силы в жидкостях меньше, чем в твердом теле, и поэтому жидкости принимают форму сосуда, в котором они находятся. Молекулы жидкостей также совершают колебательные движения, но поскольку они движутся более свободно, чем молекулы твердого тела, то при той же температуре они перемещаются с достаточно большой скоростью и на большие расстояния внутри самой жидкости. Молекулы в жидкостях находятся на больших расстояниях друг от друга, чем в твердом теле.

Газы

В газах внутримолекулярные силы гораздо слабее, чем в твердых телах и жидкостях, и молекулы могут занимать любое свободное место. Молекулы газов движутся беспорядочно с достаточно высокой скоростью, составляющей при нормальных температуре и давлении ~400 м/с. Молекулы в газах при нормальных условиях примерно в 10 раз дальше отстоят друг от друга, чем в двух других состояниях вещества. Следствием интенсивного молекулярного движения является то, то газы очень легко смешиваются

Процессы, изучаемые молекулярной физикой, являются результатом совокупного действия огромного числа молекул. Законы поведения огромного числа молекул, являясь статистическими закономерностями, изучаются с помощью статистического метода. Этот метод основан на том, что свойства макроскопической системы в конечном счете определяются свойствами частиц системы, особенностями их движения и усредненными значениями динамических характеристик этих частиц (скорости, энергии и т. д.). Например, температура тела определяется скоростью хаотического движения его молекул, но так как в любой момент времени разные молекулы имеют различные скорости, то она может быть выражена только через среднее значение скорости движения молекул. Нельзя говорить о температуре одной молекулы. Таким образом, макроскопические характеристики тел имеют физический смысл лишь в слу­чае большого числа молекул.

 

Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехода между этими состояниями. Термодинамика не рассматривает микропроцессы, которые лежат в основе этих превращений. Этим термодинамический метод отличается от статистического. Термодинамика базируется на двух началах — фундаментальных законах, установленных в результате обобщения опытных данных.