Основы молекулярно — кинетической теории

Основные положения молекулярно-кинетической теории

Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ):

Все вещества состоят из очень маленьких частиц — молекул;

б) Между молекулами действуют силы притяжения и отталкивания;

Молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

Идеальным газом называют газ, молекулы которого не взаимодействуют на расстоянии, но испытывают упругие столкновения.

Давление газа обусловлено тепловым движением его молекул и проявляется благодаря ударам молекул о стенки. б).

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа утверждает, что давление газа (Р) прямо пропорционально средней кинетической энергии (Wr) поступательного движения молекул и их концентрации (n):

Р = n Wr.

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа пропорциональна термодинамической температуре (Т) и зависит только от нее:

Wr =КТ,.

где к = 1,3810−23 ДжК — постоянная Больцмана.

Из основного уравнения кинетической теории идеального газа следуют опытные законы:

PV = const — закон Бойля-Мариотта;

VV0 = ТТ0; РР0 = ТТ0

— законы Гей-Люссака (последнее из уравнений иногда называют законом Шарля).

Числом степеней свободы тела называется число независимых координат, определяющих движение тела в пространстве (i). Для одноатомной молекулы идеального газа i = 3, для двухатомной i = 5, для трехатомной и более i = 6.

На каждую степень свободы молекул идеального газа приходится в среднем одинаковая энергия, равная 12 кТ (теорема Больцмана). Внутренняя энергия газа — совокупность кинетической и потенциальной энергии его молекул. Молекула, обладающая i степенями свободы, будет обладать полной энергией Е = кТ. Для N — молекул внутренняя энергия будет равна:

U = NКТ.

Длина свободного пробега молекулы — путь, проходимый ею между двумя последовательными столкновениями, — средняя длина свободного пробега молекулы.

Явления переноса обусловлены переносом молекулами газа своих физических характеристик: массы — при диффузии, энергии — при теплопроводности, импульса — при внутреннем трении (вязкости).

Общее уравнение переноса:

А = - К ST,.

где А — переносимая физическая величина, к — коэффициент пропорциональности, — градиент данной величины в направлении , S — площадь, t — время. Диффузия заключается в самопроизвольном взаимном проникновении и перемещении частиц двух соприкасающихся газов (жидкостей, твердых тел). Уравнение диффузии:

St,.

где — масса, переносимая в результате диффузии, — градиент плотности. Явление диффузии широко проявляется в живом организме, это диффузионные процессы в легких, клеточных мембранах.