| Молекулярно-кинетическая теория (сокращённо МКТ) — теория XIX века, рассматривавшая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений:
все тела состоят из частиц, размером которых можно пренебречь: атомов, молекул и ионов;
частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом);
частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений.
Основными доказательствами этих положений считались:
Диффузия
Броуновское движение
Изменение агрегатных состояний вещества
В современной (теоретической) физике термин молекулярно-кинетическая теория уже не используется, хотя он встречается в учебниках по курсу общей физики. В современной физике МКТ заменила кинетическая теория, в русскоязычной литературе - физическая кинетика, и статистическая механика. В этих разделах физики изучаются не только молекулярные (атомные или ионные) системы, находящиеся не только в "тепловом" движении, и взаимодействующие не только через абсолютно упругие столкновения.Содержание [убрать]
1 Основное уравнение МКТ
1.1 Вывод основного уравнения МКТ
2 Уравнение среднеквадратичной скорости молекулы
3 См. также
[править]
Основное уравнение МКТ
где k является постоянной Больцмана - отношением газовой постоянной R к числу Авогадро, а i - число степеней свободы молекул.
Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).
[править]
Вывод основного уравнения МКТ
Пусть имеется кубический сосуд с ребром длиной l и одна частица массой m в нём.
Обозначим скорость движения vx, тогда перед столкновением со стенкой сосуда импульс частицы равен mvx, а после - − mvx, поэтому стенке передается импульс p = 2mvx. Время, через которое частица сталкивается с одной и той же стенкой, равно .
Отсюда следует:
Так как давление , следовательно сила F = p * S
Подставив, получим:
Преобразовав:
Так как рассматривается кубический сосуд с ребром длиной l, то S = l2
Отсюда:
.
Соответственно, и .
Таким образом, для большого числа частиц верно следующее: , аналогично для осей y и z.
Поскольку , то . Это следует из того, что все направления движения молекул в хаотичной среде равновероятны.
Отсюда
или .
Пусть — среднее значение кинетической энергии всех молекул, тогда:
, откуда .
Для одного моля выражение примет вид
[править]
Уравнение среднеквадратичной скорости молекулы
Уравнение среднеквадратичной скорости молекулы легко выводится из основного уравнения МКТ для одного моля газа.
, для 1 моля N = Na, где Na — постоянная Авогадро
Nam = Mr, где Mr — молярная масса газа
Отсюда окончательно
[править]
См. также
|