Молекулярная физика
Молекулярно-кинетическая теория

Основные положения МКТ. Количество вещества

Мякишев «Физика 10», МКТ
◆

Что нужно помнить из 7–9 класса

база 7–9 класса
Вещество состоит из частиц, которые хаотически движутся и взаимодействуют. Плотность ρ=m/V\rho = m/V.
Короткое напоминание2

Броуновское движение и диффузия — прямые подтверждения движения частиц; диффузия ускоряется с нагревом.

Массу находят на весах, объём тела неправильной формы — по вытесненной воде в мензурке.

Подробно — в уроке ОГЭ
1

Три положения МКТ

Вещество состоит из частиц; частицы хаотически движутся; частицы взаимодействуют — притягиваются и отталкиваются.
Чем это подтверждено на опыте3

Броуновское движение: видимая пылинка в жидкости беспорядочно дёргается под ударами невидимых молекул. Движется именно пылинка — молекулы мы не видим.

Диффузия: вещества сами перемешиваются без всякого размешивания, и тем быстрее, чем выше температура.

Оба опыта показывают не «что-то шевелится», а именно хаотичность и зависимость от температуры.

⚗
Опыт в Физлабе
Идеальный газ (МКТ)
Хаос молекул и удары о стенки — видно, из чего складывается давление.
Открыть опыт
2

Количество вещества

Моль — это порция вещества, в которой NAN_A частиц. Через неё связаны масса, число молекул и объём.
ν=NNA=mM\nu = \dfrac{N}{N_A} = \dfrac{m}{M}NA=6,02⋅1023N_A = 6{,}02 \cdot 10^{23} моль⁻¹
Производные величины3

Масса одной молекулы: m0=M/NAm_0 = M / N_A.

Концентрация — число молекул в единице объёма: n=N/Vn = N / V.

Молярная масса численно равна относительной молекулярной массе в г/моль.

Подставляй MM в кг/моль, а не в г/моль. У кислорода O2\mathrm{O_2} это 0,0320{,}032 кг/моль. Ошибка здесь уводит ответ на три порядка.
3

Что с чем не путать

Количество вещества измеряется в молях, число молекул — штуками. Это разные величины.
Проверка размерностью2

Если в ответе получились «моли молекул» или «килограммы на моль» там, где должны быть килограммы, значит формулы перепутаны.

Полезная привычка: перед подстановкой выписать, что известно и в каких единицах, и только потом считать.

⚗
Опыт в Физлабе
Газ в кубе
Та же картина в объёме: концентрация и число частиц наглядно.
Открыть опыт
4

Из чего состоит газ: атомы и молекулы

Газы простых веществ — кислород, азот, водород — состоят из ДВУХатомных молекул: O2\text{O}_2, N2\text{N}_2, H2\text{H}_2. Инертные газы (гелий, аргон) одноатомны.
Почему это меняет расчёт3

Число частиц считают по формуле N=νNAN = \nu N_A, где ν\nu — количество вещества.

При диссоциации каждая двухатомная молекула распадается на два атома, поэтому число частиц растёт вдвое: если распалась доля xx молекул, полное число частиц увеличивается в (1+x)(1 + x) раз.

Молярная масса тоже парная: у азота M=28M = 28 г/моль, а не 1414.

Разобранные примеры
Сколько молекул содержится в 5656 г азота N2\text{N}_2?разбор
  1. Молярная масса азота как газа — 2828 г/моль: молекула двухатомна.
  2. ν=mM=5628=2\nu=\dfrac{m}{M}=\dfrac{56}{28}=2 моль.
  3. N=νNA=2⋅6,02⋅1023≈1,2⋅1024N=\nu N_A=2\cdot6{,}02\cdot10^{23}\approx1{,}2\cdot10^{24}.
Ответ: ≈1,2⋅1024\approx1{,}2\cdot10^{24}
В сосуде с азотом продиссоциировало 10%10\% молекул. Во сколько раз выросло число частиц?разбор
  1. Каждая распавшаяся молекула N2\text{N}_2 даёт ДВА атома, то есть добавляет одну частицу.
  2. Было NN молекул, распалось 0,1N0{,}1N, добавилось столько же частиц.
  3. Стало 1,1N1{,}1N — в 1,11{,}1 раза больше.
Ответ: в 1,11{,}1 раза
Основное уравнение МКТ. Те…