Fizik soruları. Moleküler fiziğin ve termodinamiğin temelleri

Moleküler fizik, maddelerin bir araya gelme durumlarına (katı, sıvı ve gaz) bağlı olarak moleküler düzeyde özelliklerindeki değişimi inceler. Fiziğin bu bölümü çok kapsamlıdır ve birçok alt bölümü içerir.

Talimatlar

• Her şeyden önce moleküler fizik, molekülün ve maddelerin bir bütün olarak yapısını, kütlesini ve boyutunu ve bileşenlerinin - mikroskobik parçacıkların (atomların) etkileşimini inceler. Bu konu, bağıl moleküler kütlenin (bir maddenin bir molekül/atomunun kütlesinin sabit bir değere oranı - bir karbon atomunun kütlesi) incelenmesini içerir; madde miktarı ve molar kütle kavramı; ısıtıldığında/soğutulduğunda maddelerin genleşmesi/büzülmesi; moleküllerin hareket hızı (moleküler kinetik teori). Moleküler kinetik teori, bir maddenin bireysel moleküllerinin incelenmesine dayanmaktadır. Ve maddenin farklı sıcaklıklarda davranışı konusunda çok ilginç bir fenomen ele alınıyor - birçok kişi maddenin ısıtıldığında genişlediğini (moleküller arasındaki mesafe artar) ve soğutulduğunda büzüldüğünü (moleküller arasındaki mesafe azalır) bilir. . Ancak ilginç olan şu: Su sıvı halden katı hale (buz) geçtiğinde su genişler. Bu, modern bilimin hala anlayamadığı, moleküllerin kutupsal yapısı ve aralarındaki hidrojen bağı ile sağlanır.
• Ayrıca moleküler fizikte "ideal gaz" kavramı vardır - bu, gaz halindeki ve belirli özelliklere sahip bir maddedir. İdeal bir gaz çok nadirdir, yani. molekülleri birbirleriyle etkileşime girmez. Ayrıca ideal bir gaz mekanik kanunlarına uyar, gerçek gazlar ise bu özelliğe sahip değildir.
• Moleküler fizik bölümünden yeni bir yön ortaya çıktı: Termodinamik. Bu fizik dalı, maddenin yapısını ve basınç, hacim ve sıcaklık gibi dış faktörlerin onun üzerindeki etkisini, maddenin mikroskobik resmini hesaba katmadan, içindeki bağlantıları bir bütün olarak dikkate alarak inceler. Fizik ders kitaplarını okursanız, bu üç miktarın maddenin durumuna göre bağımlılığını gösteren özel grafiklerle karşılaşabilirsiniz - bunlar izokorik (hacim değişmeden kalır), izobarik (basınç değişmeden kalır) ve izotermal (sıcaklık değişmeden kalır) süreçleri gösterir. . Termodinamik aynı zamanda termodinamik denge kavramını da içerir - bu miktarların üçü de sabit olduğunda. Termodinamiğin değindiği çok ilginç bir soru, örneğin 0°C sıcaklıktaki suyun neden hem sıvı hem de katı agrega halinde olabileceğidir.

Moleküler kinetik teorisi Atomların ve moleküllerin, kimyasal bir maddenin en küçük parçacıkları olarak var olduğu fikrine dayanan, maddenin yapısı ve özellikleri doktrini olarak adlandırıldı. Moleküler kinetik teorisi üç ana prensibe dayanmaktadır:

• Sıvı, katı ve gaz halindeki tüm maddeler çok küçük parçacıklardan oluşur. moleküller Kendileri de şunlardan oluşan atomlar(“temel moleküller”). Bir kimyasal maddenin molekülleri basit veya karmaşık olabilir ve bir veya daha fazla atomdan oluşabilir. Moleküller ve atomlar elektriksel olarak nötr parçacıklardır. Belirli koşullar altında, moleküller ve atomlar ek elektrik yükü kazanabilir ve pozitif veya negatif iyonlara (sırasıyla anyonlar ve katyonlar) dönüşebilir.
• Atomlar ve moleküller, hızı sıcaklığa ve doğası maddenin toplanma durumuna bağlı olan sürekli kaotik hareket ve etkileşim halindedir.
• Parçacıklar birbirleriyle doğası gereği elektriksel kuvvetlerle etkileşime girer. Parçacıklar arasındaki çekimsel etkileşim ihmal edilebilir düzeydedir.

Atom– Bir elementin (demir, helyum, oksijen atomu) kimyasal olarak bölünemeyen en küçük parçacığı. Molekül- Bir maddenin kimyasal özelliklerini koruyan en küçük parçacığı. Molekül bir veya daha fazla atomdan (su - H 2 O - 1 oksijen atomu ve 2 hidrojen atomu) oluşur. İyon– fazladan bir veya daha fazla elektronu olan (veya elektronları eksik olan) bir atom veya molekül.

Moleküllerin boyutu son derece küçüktür. Basit tek atomlu moleküller 10-10 m mertebesinde bir boyuta sahiptir. Karmaşık çok atomlu moleküller ise yüzlerce ve binlerce kat daha büyük boyutlara sahip olabilir.

Moleküllerin rastgele kaotik hareketine termal hareket denir. Termal hareketin kinetik enerjisi artan sıcaklıkla artar. Düşük sıcaklıklarda moleküller sıvı veya katı halinde yoğunlaşır. Sıcaklık arttıkça molekülün ortalama kinetik enerjisi artar, moleküller birbirinden ayrılır ve gaz halindeki bir madde oluşur.

Katılarda moleküller sabit merkezler (denge konumları) etrafında rastgele titreşimlere maruz kalır. Bu merkezler uzayda düzensiz bir şekilde yerleşebilir (amorf cisimler) veya düzenli hacimsel yapılar (kristal cisimler) oluşturabilir.

Sıvılarda moleküller termal hareket için çok daha fazla özgürlüğe sahiptir. Belirli merkezlere bağlı değildirler ve tüm sıvı hacmi boyunca hareket edebilirler. Bu, sıvıların akışkanlığını açıklar.

Gazlarda moleküller arasındaki mesafeler genellikle boyutlarından çok daha büyüktür. Bu kadar büyük mesafelerdeki moleküller arasındaki etkileşim kuvvetleri küçüktür ve her molekül, başka bir molekülle veya kabın duvarı ile bir sonraki çarpışmaya kadar düz bir çizgi boyunca hareket eder. Normal koşullar altında hava molekülleri arasındaki ortalama mesafe yaklaşık 10 –8 m'dir, yani moleküllerin boyutunun yüzlerce katı kadardır. Moleküller arasındaki zayıf etkileşim, gazların genişleyip kabın tüm hacmini doldurma yeteneğini açıklar. Limitte etkileşim sıfıra yaklaştığında ideal gaz fikrine ulaşırız.

İdeal gaz elastik çarpışma süreçleri dışında molekülleri birbirleriyle etkileşime girmeyen ve maddi noktalar olarak kabul edilen bir gazdır.

Moleküler kinetik teorisinde madde miktarının parçacık sayısıyla orantılı olduğu kabul edilir. Bir maddenin miktar birimine mol (mol) denir. Mol 0,012 kg karbon 12 C'deki atom sayısıyla aynı sayıda parçacık (molekül) içeren madde miktarıdır. Bir karbon molekülü bir atomdan oluşur. Dolayısıyla herhangi bir maddenin bir molü aynı sayıda parçacık (molekül) içerir. Bu numara denir Avogadro sabiti: N A = 6,022·10 23 mol –1.

Avogadro sabiti moleküler kinetik teorideki en önemli sabitlerden biridir. Madde miktarı sayının oranı olarak tanımlanır N Madde parçacıklarının (moleküllerinin) Avogadro sabitine oranı N A veya kütlenin molar kütleye oranı olarak:

Bir maddenin bir molünün kütlesine genellikle molar kütle denir. M. Molar kütle kütlenin çarpımına eşittir M Avogadro sabiti başına (yani bir moldeki parçacık sayısı başına) belirli bir maddenin bir molekülünün 0'ı. Molar kütle, mol başına kilogram (kg/mol) cinsinden ifade edilir. Molekülleri bir atomdan oluşan maddeler için sıklıkla atom kütlesi terimi kullanılır. Periyodik tabloda molar kütle, mol başına gram cinsinden gösterilir. Böylece başka bir formülümüz var:

Nerede: M– molar kütle, N A – Avogadro sayısı, M 0 – bir madde parçacığının kütlesi, N– Bir maddenin kütlesinde bulunan maddenin parçacık sayısı M. Ayrıca konsepte ihtiyacınız olacak. konsantrasyonlar(birim hacim başına parçacık sayısı):

Bir cismin yoğunluğunun, hacminin ve kütlesinin aşağıdaki formülle ilişkili olduğunu da hatırlayalım:

Sorun bir madde karışımını içeriyorsa, o zaman maddenin ortalama molar kütlesinden ve ortalama yoğunluğundan bahsederiz. Düzensiz hareketin ortalama hızını hesaplarken olduğu gibi, bu değerler karışımın toplam kütlesine göre belirlenir:

Bir maddenin toplam miktarının her zaman karışımdaki maddelerin miktarlarının toplamına eşit olduğunu ve hacmine dikkat etmeniz gerektiğini unutmayın. Gaz karışımı hacmi Olumsuz Karışımdaki gazların hacimlerinin toplamına eşittir. Yani 1 metreküp hava 1 metreküp oksijen, 1 metreküp nitrojen, 1 metreküp karbondioksit vb. içerir. Katılar ve sıvılar için (koşulda aksi belirtilmedikçe), karışımın hacminin, parçalarının hacimlerinin toplamına eşit olduğunu varsayabiliriz.

MKT ideal gazın temel denklemi

Gaz molekülleri hareket ettikçe sürekli olarak birbirleriyle çarpışır. Bu nedenle hareketlerinin özellikleri değişir, bu nedenle moleküllerin darbelerinden, hızlarından ve kinetik enerjilerinden bahsederken her zaman bu miktarların ortalama değerlerini kastediyoruz.

Normal şartlarda gaz moleküllerinin diğer moleküllerle çarpışma sayısı saniyede milyonlarca kez ölçülür. Moleküllerin boyutunu ve etkileşimini ihmal edersek (ideal gaz modelinde olduğu gibi), o zaman ardışık çarpışmalar arasında moleküllerin düzgün ve doğrusal olarak hareket ettiğini varsayabiliriz. Doğal olarak gazın bulunduğu kabın duvarına yaklaşıldığında molekül de duvarla çarpışma yaşar. Moleküllerin birbirleriyle ve kabın duvarlarıyla tüm çarpışmaları, topların kesinlikle elastik çarpışmaları olarak kabul edilir. Bir duvara çarptığında molekülün momentumu değişir, bu da moleküle duvarın yanından bir kuvvet etki ettiği anlamına gelir (Newton'un ikinci yasasını hatırlayın). Ancak Newton'un üçüncü yasasına göre molekül, ters yönde yönlendirilen tam olarak aynı kuvvetle duvara etki ederek ona baskı uygular. Tüm moleküllerin kabın duvarı üzerindeki tüm etkilerinin toplamı, gaz basıncının ortaya çıkmasına neden olur. Gaz basıncı, moleküllerin kabın duvarlarıyla çarpışmasının sonucudur. Moleküllerin önünde duvar veya başka bir engel yoksa basınç kavramı anlamını yitirir. Örneğin odanın ortasındaki basınçtan bahsetmek tamamen bilim dışıdır çünkü orada moleküller duvara baskı yapmaz. O halde oraya bir barometre yerleştirdiğimizde neden onun bir çeşit basınç gösterdiğini görünce şaşırıyoruz? Sağ! Çünkü barometrenin kendisi moleküllerin baskı yaptığı duvarın ta kendisidir.

Basınç, moleküllerin damar duvarı üzerindeki etkisinin bir sonucu olduğundan, değerinin bireysel moleküllerin özelliklerine bağlı olması gerektiği açıktır (tabii ki ortalama özelliklerde, tüm moleküllerin hızlarının farklı olduğunu hatırlarsınız) ). Bu bağımlılık ifade edilir ideal bir gazın moleküler kinetik teorisinin temel denklemi:

Nerede: P- gaz basıncı, N- moleküllerinin konsantrasyonu, M 0 - bir molekülün kütlesi, v kv - hızın ortalama karekökü (denklemin ortalama hızın karesinin karesini içerdiğine dikkat edin). Bu denklemin fiziksel anlamı, tüm gazın özellikleri (basınç) ile bireysel moleküllerin hareket parametreleri, yani makro ve mikro dünya arasındaki bağlantı arasında bir bağlantı kurmasıdır.

Temel MKT denkleminden elde edilen sonuçlar

Önceki paragrafta belirtildiği gibi moleküllerin termal hareket hızı, maddenin sıcaklığına göre belirlenir. İdeal bir gaz için bu bağımlılık basit formüllerle ifade edilir. kök ortalama kare hızı Gaz moleküllerinin hareketi:

Nerede: k= 1,38∙10 –23 J/K – Boltzmann sabiti, T– mutlak sıcaklık. Hemen rezervasyon yaptıralım ki, tüm problemlerde tereddüt etmeden sıcaklığı Celsius derecesinden kelvine çevirmeniz gerekir (ısı dengesi denklemindeki problemler hariç). Üç Sabit Yasası:

Nerede: R= 8,31 J/(mol∙K) – evrensel gaz sabiti. Bir sonraki önemli formül şu formüldür: Gaz moleküllerinin öteleme hareketinin ortalama kinetik enerjisi:

Moleküllerin öteleme hareketinin ortalama kinetik enerjisinin yalnızca sıcaklığa bağlı olduğu ve belirli bir sıcaklıkta tüm moleküller için aynı olduğu ortaya çıktı. Ve son olarak temel MKT denkleminden en önemli ve sıklıkla kullanılan sonuçlar aşağıdaki formüllerdir:

Sıcaklık ölçümü

Sıcaklık kavramı termal denge kavramıyla yakından ilişkilidir. Birbirleriyle temas halinde olan cisimler enerji alışverişinde bulunabilirler. Termal temas sırasında bir vücuttan diğerine aktarılan enerjiye ısı miktarı denir.

Termal denge- bu, bir vücuttan diğerine ısı transferinin olmadığı ve gövdelerin tüm makroskopik parametrelerinin değişmeden kaldığı, termal temas halindeki bir gövdeler sisteminin durumudur. Sıcaklık termal dengedeki tüm cisimler için aynı olan fiziksel bir parametredir.

Sıcaklığı ölçmek için fiziksel aletler kullanılır - sıcaklık değerinin herhangi bir fiziksel parametredeki değişiklikle değerlendirildiği termometreler. Bir termometre oluşturmak için, bir termometrik madde (örneğin, cıva, alkol) ve maddenin özelliğini karakterize eden bir termometrik miktar (örneğin, bir cıva veya alkol sütununun uzunluğu) seçmelisiniz. Çeşitli termometre tasarımları, bir maddenin çeşitli fiziksel özelliklerini kullanır (örneğin, katıların doğrusal boyutlarında bir değişiklik veya ısıtıldığında iletkenlerin elektrik direncinde bir değişiklik).

Termometreler kalibre edilmelidir. Bunu yapmak için sıcaklıkları belirli kabul edilen cisimlerle termal temasa getirilirler. Çoğu zaman, çevre ile ısı alışverişine rağmen sıcaklığın değişmeden kaldığı basit doğal sistemler kullanılır - normal atmosferik basınçta kaynarken buz ve su karışımı ve su ve buhar karışımı. Celsius sıcaklık ölçeğinde buzun erime noktasına 0°C, suyun kaynama noktasına ise 100°C atanır. 0°C ile 100°C işaretleri arasındaki uzunluğun yüzde biri başına termometrenin kılcallarındaki sıvı sütununun uzunluğundaki değişiklik 1°C'ye eşit alınır.

İngiliz fizikçi W. Kelvin (Thomson) 1848'de yeni bir sıcaklık ölçeği (Kelvin ölçeği) oluşturmak için sıfır gaz basıncı noktasının kullanılmasını önerdi. Bu ölçekte sıcaklık birimi Celsius ölçeğindekiyle aynıdır ancak sıfır noktası kaydırılmıştır:

Bu durumda 1°C'lik sıcaklık değişimi 1 K'lık sıcaklık değişimine karşılık gelir. Celsius ve Kelvin ölçeğindeki sıcaklık değişimleri eşittir. SI sisteminde Kelvin ölçeğinde ölçülen sıcaklık birimine kelvin adı verilir ve K harfiyle gösterilir. Örneğin oda sıcaklığı T Kelvin ölçeğine göre C = 20°C T K = 293 K. Kelvin sıcaklık ölçeğine mutlak sıcaklık ölçeği denir. Fiziksel teorileri oluştururken en uygun olduğu ortaya çıktı.

İdeal bir gazın durum denklemi veya Clapeyron-Mendeleev denklemi

İdeal bir gazın durum denklemi temel MKT denkleminin bir başka sonucudur ve şu şekilde yazılmıştır:

Bu denklem ideal bir gazın durumunun ana parametreleri arasında bir ilişki kurar: basınç, hacim, madde miktarı ve sıcaklık. Bu parametrelerin birbirine bağlı olması çok önemlidir; bunlardan herhangi birinin değiştirilmesi kaçınılmaz olarak en az birinin daha değişmesine yol açacaktır. Bu denklemin ideal gazın durum denklemi olarak adlandırılmasının nedeni budur. İlk olarak Clapeyron tarafından bir mol gaz için keşfedilmiş ve daha sonra Mendeleev tarafından daha fazla sayıda mol için genelleştirilmiştir.

Gaz sıcaklığı ise T n = 273 K (0°C) ve basınç P n = 1 atm = 1 10 5 Pa, o zaman gazın normal koşullar.

Gaz kanunları

Hangi yasayı ve hangi formülü uygulayacağınızı biliyorsanız, gaz parametrelerini hesaplamaya yönelik problemleri çözmek büyük ölçüde basitleşir. Şimdi temel gaz kanunlarına bakalım.

1. Avogadro yasası. Herhangi bir maddenin bir molü Avogadro sayısına eşit sayıda yapısal element içerir.

2. Dalton yasası. Bir gaz karışımının basıncı, bu karışımda bulunan gazların kısmi basınçlarının toplamına eşittir:

Bir gazın kısmi basıncı, diğer tüm gazların karışımdan aniden kaybolması durumunda üreteceği basınçtır. Örneğin hava basıncı nitrojen, oksijen, karbondioksit ve diğer yabancı maddelerin kısmi basınçlarının toplamına eşittir. Bu durumda karışımdaki gazların her biri kendisine sağlanan hacmin tamamını kaplar, yani gazların her birinin hacmi karışımın hacmine eşittir.

3. Boyle-Mariotte yasası. Gazın kütlesi ve sıcaklığı sabit kalırsa, gaz basıncının ve hacminin çarpımı değişmez, bu nedenle:

Sabit sıcaklıkta meydana gelen bir işleme izotermal denir. Boyle-Marriott yasasının bu basit formunun yalnızca gazın kütlesi sabit kaldığında geçerli olduğunu unutmayın.

4. Gay-Lussac yasası. Gay-Lussac yasasının kendisi sınavlara hazırlanırken özel bir değere sahip değildir, bu yüzden ondan sadece bir sonuç vereceğiz. Gazın kütlesi ve basıncı sabit kalırsa, gazın hacminin mutlak sıcaklığına oranı değişmez, bu nedenle:

Sabit basınçta meydana gelen bir işleme izobarik veya izobarik denir. Gay-Lussac yasasının bu basit formunun yalnızca gazın kütlesi sabit kaldığında geçerli olduğunu unutmayın. Sıcaklığı santigrat dereceden kelvin'e dönüştürmeyi unutmayın.

5. Charles'ın yasası. Gay-Lussac yasası gibi, Charles yasası da tam formülasyonuyla bizim için önemli değil, bu yüzden ondan yalnızca bir sonuç çıkaracağız. Gazın kütlesi ve hacmi sabit kalırsa, gaz basıncının mutlak sıcaklığına oranı değişmez, bu nedenle:

Sabit hacimde meydana gelen bir işleme izokorik veya izokorik denir. Charles yasasının bu basit formunun yalnızca gazın kütlesi sabit kaldığında geçerli olduğunu unutmayın. Sıcaklığı santigrat dereceden kelvin'e dönüştürmeyi unutmayın.

6. Evrensel gaz kanunu (Clapeyron). Sabit bir gaz kütlesinde, basınç ve hacminin çarpımının sıcaklığa oranı değişmez, bu nedenle:

Lütfen kütlenin aynı kalması gerektiğini unutmayın ve kelvinleri unutmayın.

Yani, birkaç gaz kanunu var. Bir sorunu çözerken bunlardan birini kullanmanız gerektiğini gösteren işaretleri listeliyoruz:

1. Avogadro yasası molekül sayısıyla ilgili tüm problemlere uygulanır.
2. Dalton kanunu gaz karışımlarıyla ilgili tüm problemlere uygulanır.
3. Charles kanunu gaz hacminin sabit kaldığı problemlerde kullanılır. Genellikle bu ya açıkça ifade edilir ya da sorun "pistonsuz kapalı bir kaptaki gaz" kelimelerini içerir.
4. Gaz basıncı değişmeden kalırsa Gay-Lussac yasası uygulanır. "Hareketli bir pistonla kapatılmış bir kaptaki gaz" veya "açık bir kaptaki gaz" kelimelerinin problemlerine bakın. Bazen gemi hakkında hiçbir şey söylenmez ama duruma göre atmosferle iletişim kurduğu açıktır. Daha sonra atmosfer basıncının her zaman değişmeden kaldığı varsayılır (koşulda aksi belirtilmediği sürece).
5. Boyle-Marriott yasası. Burası işin en zor olduğu yer. Sorunun gazın sıcaklığının sabit olduğunu söylemesi iyi olur. Durumda "yavaş" kelimesinin bulunması biraz daha kötü. Örneğin, bir gaz yavaşça sıkıştırılır veya yavaşça genişletilir. Gazın ısıyı iletmeyen bir pistonla kapatıldığı söylenirse durum daha da kötüdür. Son olarak, sıcaklık hakkında hiçbir şey söylenmemesi gerçekten kötü, ancak durumdan değişmediği varsayılabilir. Genellikle bu durumda öğrenciler çaresizlikten Boyle-Marriott yasasını uygularlar.
6. Evrensel gaz kanunu. Gazın kütlesi sabitse (örneğin gaz kapalı bir kaptaysa) kullanılır, ancak duruma göre diğer tüm parametrelerin (basınç, hacim, sıcaklık) değiştiği açıktır. Genel olarak evrensel yasa yerine Clapeyron-Mendeleev denklemini sıklıkla kullanabilirsiniz; doğru cevabı alacaksınız, yalnızca her formüle fazladan iki harf yazacaksınız.

İzoproseslerin grafik gösterimi

Fiziğin birçok dalında niceliklerin birbirine bağımlılığını grafiksel olarak göstermek uygundur. Bu, bir proses sisteminde meydana gelen parametreler arasındaki ilişkilerin anlaşılmasını kolaylaştırır. Bu yaklaşım moleküler fizikte sıklıkla kullanılmaktadır. İdeal bir gazın durumunu tanımlayan ana parametreler basınç, hacim ve sıcaklıktır. Problemleri çözmek için kullanılan grafiksel yöntem, bu parametrelerin ilişkisinin çeşitli gaz koordinatlarında gösterilmesinden oluşur. Üç ana gaz koordinatı türü vardır: ( P; V), (P; T) Ve ( V; T). Bunların yalnızca temel (en yaygın koordinat türleri) olduğunu unutmayın. Problem ve test yazarlarının hayal gücü sınırlı değildir, dolayısıyla başka koordinatlarla da karşılaşabilirsiniz. Öyleyse ana gaz süreçlerini ana gaz koordinatlarında gösterelim.

İzobarik süreç (p = sabit)

İzobarik bir süreç, sabit basınçta ve gaz kütlesinde meydana gelen bir süreçtir. İdeal bir gazın hal denkleminden de anlaşılacağı üzere bu durumda hacim, sıcaklıkla doğru orantılı olarak değişir. Koordinat cinsinden izobarik sürecin grafikleri R–V; V–T Ve R–T aşağıdaki forma sahip olun:

V–T Koordinatlar tam olarak orijine yönlendirilir, ancak bu grafik asla doğrudan orijinden başlayamaz çünkü çok düşük sıcaklıklarda gaz sıvıya dönüşür ve hacmin sıcaklığa bağımlılığı değişir.

İzokorik süreç (V = sabit)

İzokorik bir işlem, kaptaki madde miktarının değişmeden kalması koşuluyla, bir gazın sabit bir hacimde ısıtılması veya soğutulması işlemidir. İdeal bir gazın durum denkleminden de anlaşılacağı gibi, bu koşullar altında gaz basıncı, mutlak sıcaklığıyla doğru orantılı olarak değişir. Koordinatlarda izokorik bir sürecin grafikleri R–V; R–T Ve V–T aşağıdaki forma sahip olun:

Lütfen grafiğin devamının P–T Koordinatlar tam olarak orijine yönlendirilir ancak gaz çok düşük sıcaklıklarda sıvıya dönüştüğü için bu grafik hiçbir zaman doğrudan orijinden başlayamaz.

İzotermal süreç (T = sabit)

İzotermal bir süreç, sabit bir sıcaklıkta meydana gelen bir süreçtir. İdeal bir gazın durum denkleminden, sabit bir sıcaklıkta ve kaptaki sabit bir madde miktarında, gaz basıncının ve hacminin çarpımının sabit kalması gerektiği sonucu çıkar. Koordinat cinsinden izotermal bir sürecin grafikleri R–V; R–T Ve V–T aşağıdaki forma sahip olun:

Moleküler fizikte grafikler üzerinde görevler gerçekleştirirken şunu unutmayın: Olumsuz Koordinatların karşılık gelen eksenler boyunca çizilmesinde özel bir doğruluk gereklidir (örneğin, koordinatlar P 1 ve P Sistemde gazın 2 iki durumu P(V) koordinatlarla çakıştı P 1 ve P Sistemdeki bu durumlardan 2 tanesi P(T). Birincisi, bunlar farklı ölçeklerin seçilebileceği farklı koordinat sistemleridir ve ikincisi, bu, asıl şeyden - fiziksel durumun analizinden - dikkati dağıtan gereksiz bir matematiksel formalitedir. Temel gereksinim: grafiklerin kalitesinin doğru olması.

İzoprosesler

Bu tür problemlerde üç ana gaz parametresinin tümü değişir: basınç, hacim ve sıcaklık. Sadece gazın kütlesi sabit kalır. En basit durum, problemin evrensel gaz kanunu kullanılarak "baştan sona" çözülmesidir. Bir gazın durumundaki değişikliği tanımlayan bir süreç için bir denklem bulmanız veya bu denklemi kullanarak gaz parametrelerinin davranışını analiz etmeniz gerekiyorsa işiniz biraz daha zordur. O halde böyle davranmanız gerekir. Sürecin bu denklemini ve evrensel gaz yasasını (veya Clapeyron-Mendeleev denklemini, hangisi sizin için daha uygunsa) yazın ve gereksiz miktarları sürekli olarak onlardan çıkarın.

Bir maddenin miktarında veya kütlesinde değişiklik

Aslında bu tür görevlerde karmaşık hiçbir şey yoktur. Herhangi birinin formülasyonunda "sabit kütlede" yazıldığı için gaz yasalarının yerine getirilmediğini hatırlamanız yeterlidir. Bu nedenle basit davranıyoruz. Gazın başlangıç ​​ve son durumları için Clapeyron-Mendeleev denklemini yazıp sorunu çözüyoruz.

Bölmeler veya pistonlar

Bu tür problemlerde yine gaz kanunları uygulanır ve aşağıdaki hususlar dikkate alınmalıdır:

• Birincisi, gaz bölmeden geçmez, yani kabın her bir kısmındaki gazın kütlesi değişmeden kalır ve böylece kabın her bir kısmı için gaz kanunları karşılanır.
• İkinci olarak, eğer bölme ısıyı iletmiyorsa, o zaman kabın bir kısmında gaz ısıtıldığında veya soğutulduğunda, ikinci kısımdaki gazın sıcaklığı değişmeden kalacaktır.
• Üçüncüsü, eğer bölme hareketliyse, o zaman her iki taraftaki basınçlar zamanın herhangi bir anında eşittir (ancak her iki tarafta eşit olan bu basınç zamanla değişebilir).
• Daha sonra her gaz için ayrı ayrı gaz yasalarını yazıp sorunu çözüyoruz.

Gaz yasaları ve hidrostatik

Sorunların özelliği, basınçta sıvı sütununun basıncıyla ilişkili "ek ağırlıkların" dikkate alınmasının gerekli olmasıdır. Hangi seçenekler olabilir:

• İçinde gaz bulunan bir kap suya batırılıyor. Kaptaki basınç şuna eşit olacaktır: P = P bankamatik + öff, Nerede: H– daldırma derinliği.
• Yatay tüp atmosferden bir cıva sütunu (veya başka bir sıvı) ile kapatılır. Tüpteki gaz basıncı tam olarak şuna eşittir: P = P atm atmosferik, çünkü yatay bir cıva sütunu gaz üzerinde basınç uygulamaz.
• Dikey gaz tüpü üst kısımda bir cıva sütunu (veya başka bir sıvı) ile kapatılır. Tüpteki gaz basıncı: P = P bankamatik + öff, Nerede: H– cıva sütununun yüksekliği.
• Gaz içeren dikey dar bir tüp, açık ucu aşağı gelecek şekilde döndürülür ve bir cıva sütunu (veya başka bir sıvı) ile kapatılır. Tüpteki gaz basıncı: P = P bankamatik – öff, Nerede: H– cıva sütununun yüksekliği. “-” işareti cıvanın gazı sıkıştırmayıp esnetmesi nedeniyle kullanılır. Öğrenciler sıklıkla cıvanın tüpten neden dışarı akmadığını soruyorlar. Aslında tüp geniş olsaydı cıva duvarlardan aşağı doğru akardı. Ve böylece tüp çok dar olduğundan yüzey gerilimi cıvanın ortasından koparak havanın içeri girmesine izin vermez ve içerideki gaz basıncı (atmosferik basınçtan daha düşük) cıvanın dışarı akmasını engeller.

Tüpteki gaz basıncını doğru bir şekilde kaydedebildiğinizde, gaz yasalarından birini uygulayın (bu süreçlerin çoğu izotermal olduğundan genellikle Boyle-Mariotte veya evrensel gaz yasasını). Seçilen yasayı gaz için uygulayın (hiçbir durumda sıvı için değil) ve sorunu çözün.

Gövdelerin termal genleşmesi

Sıcaklık arttıkça, bir maddenin parçacıklarının termal hareketinin yoğunluğu artar. Bu, moleküllerin birbirlerini daha "aktif" bir şekilde itmesine neden olur. Bu nedenle ısıtıldığında çoğu gövdenin boyutu artar. Tipik hatayı yapmayın; atomlar ve moleküller ısıtıldığında genleşmezler. Sadece moleküller arasındaki boş alanlar artar. Gazların termal genleşmesi Gay-Lussac yasasıyla tanımlanır. Sıvıların termal genleşmesi aşağıdaki yasaya uyar:

Nerede: V 0 – 0°C'deki sıvının hacmi, V– sıcaklıkta T, γ – sıvının hacimsel genleşme katsayısı. Bu konudaki tüm sıcaklıkların Celsius derece cinsinden alınması gerektiğini lütfen unutmayın. Hacimsel genleşme katsayısı sıvının türüne (ve çoğu problemde dikkate alınmayan sıcaklığa) bağlıdır. Lütfen katsayının 1/°C veya 1/K olarak ifade edilen sayısal değerinin aynı olduğunu unutmayın; çünkü bir cismi 1°C ısıtmak onu 1 K ısıtmakla (274 K değil) aynıdır.

İçin katıların genişlemesi Bir cismin doğrusal boyutları, alanı ve hacmindeki değişimi tanımlamak için üç formül kullanılır:

Nerede: ben 0 , S 0 , V 0 – 0°C'de sırasıyla gövdenin uzunluğu, yüzey alanı ve hacmi, α – vücudun doğrusal genleşme katsayısı. Doğrusal genleşme katsayısı cismin tipine (ve çoğu problemde dikkate alınmayan sıcaklığa) bağlıdır ve 1/°C veya 1/K cinsinden ölçülür.

Bu üç noktanın başarılı, özenli ve sorumlu bir şekilde uygulanması, CT'de yapabildiğiniz maksimum düzeyde mükemmel bir sonuç göstermenize olanak sağlayacaktır.

Bir hata mı buldunuz?

Eğitim materyallerinde bir hata bulduğunuzu düşünüyorsanız lütfen e-posta ile yazınız. Ayrıca sosyal ağdaki () bir hatayı da bildirebilirsiniz. Mektupta konuyu (fizik veya matematik), konunun veya testin adını veya numarasını, problemin numarasını veya metinde (sayfada) sizce hatanın olduğu yeri belirtin. Ayrıca şüphelenilen hatanın ne olduğunu da açıklayın. Mektubunuz gözden kaçmayacak, hata ya düzeltilecek ya da neden hata olmadığı size açıklanacak.

“MOLEKÜLER FİZİK” BÖLÜMÜ

BİR OKUL FİZİK DERSİNDE

§ 1. BÖLÜMÜN ANLAM, YERİ VE ÖZELLİKLERİ

"MOLEKÜLER FİZİK"

“Moleküler Fizik” bölümünde öğrenciler niteliksel olarak yeni bir maddi nesnenin davranışını incelerler: çok sayıda parçacıktan (moleküller ve atomlar) oluşan bir sistem, bu özel nesnenin doğasında bulunan yeni bir hareket biçimi (termal) ve buna karşılık gelen enerji türü (iç). Burada öğrencilere ilk olarak çok sayıda parçacığın davranışını tanımlamak için kullanılan istatistiksel yasalar tanıtılıyor. İstatistiksel kavramların oluşumu, termal süreçlerin geri döndürülemezliğinin anlamını hatırlamamızı sağlar. Tersinmezlik, termal süreçlerin ayırt edici özelliğidir ve termal denge, sıcaklık hakkında konuşmamıza ve ısı motorlarının çalışma prensibini anlamamıza olanak tanır.

Öğretmenin görevi, termal olayları ve süreçleri tanımlamanın iki yöntemini birlik içinde ele almaktır: enerji kavramına dayanan termodinamik (fenomenolojik) ve maddenin yapısı hakkındaki moleküler-kinetik fikirlere dayanan istatistiksel. İstatistiksel ve termodinamik yöntemler göz önüne alındığında, ampirik olarak elde edilen bilgi ile maddenin iç yapısının ve onunla birlikte meydana gelen olayların ve süreçlerin modellenmesi sonucunda elde edilen bilgi arasında net bir ayrım yapmak gerekir.

Bu iki yaklaşımın aslında aynı nesnenin durumunu farklı bakış açılarından tanımladığını ve dolayısıyla birbirini tamamladığını göstermek önemlidir. Bu bakımdan öğretmen sıcaklık, iç enerji, ideal gaz vb. kavramları oluştururken bunların içeriğini hem termodinamik hem de moleküler-kinetik açıdan ortaya koymalıdır.

“Moleküler Fizik” bölümünde, ana hükümleri 7. sınıfta ele alınan maddenin yapısının moleküler kinetik teorisini inceliyorlar. VII ve VIII. Sınıflarda fizik okuyan öğrenciler, bir dizi fiziksel olayı ve maddelerin özelliklerini (sıvıların ve gazların özellikleri, basınç, termal olaylar vb.) maddenin iç yapısı açısından açıklamayı öğrendiler. Ancak ilgili konuların içeriğini oluşturan kavramlar fikir düzeyinde incelenmiş ve tüm olgular niteliksel olarak anlatılmıştır. Bu nedenle 10. sınıfta moleküler fizik öğretilirken öğrencilerin sahip olduğu bilgilerin güncellenmesi, derinleştirilmesi ve genişletilmesi, olguların kavram ve niceliksel tanımları düzeyine getirilmesi gerekir. Özellikle X. sınıf fizik dersinde gazların moleküler kinetik teorisinin temel denklemini inceliyorlar; VII. sınıftan çok daha derin, gazların, sıvıların ve katıların özelliklerini dikkate alıyorlar.

Bu bölümde enerji kavramları daha da geliştirilmekte, enerjinin korunumu yasası termal süreçlere genelleştirilmekte, termodinamiğin birinci yasasının formülü tanıtılmakta ve bu yasanın belirli süreçlerin analizine uygulanması ele alınmaktadır. Termodinamiğin temel ilkelerinden birini incelemek, onuncu sınıf öğrencileri için muazzam bilişsel ve ideolojik öneme sahiptir.

“Moleküler Fizik” bölümü, öğrencilerin temel deneylere (Brown hareketi, Stern deneyi) ve gaz yasalarını gösteren deneylere (Boyle, Charles, vb.) yansıyan deneysel araştırma yöntemiyle tanışmaya devam etmesini mümkün kılar.

“Moleküler Fizik” bölümünün dünya görüşü önemini abartmak zordur. Onu incelerken madde anlayışı derinleşir. Moleküller ve atomlar, çevredeki dünyada nesnel olarak var olan maddenin maddi bir biçimidir. Kütleleri, momentumları ve enerjileri var. Bir madde türü olarak moleküller ve atomlar, maddenin doğasında olan özelliklere sahiptir ve bunlardan biri de harekettir. Moleküller ve atomlar, termal olarak adlandırılan özel bir harekete katılırlar ve bu, en basit mekanik hareketten, kendisine katılan çok sayıda parçacık ve kaotik doğası nedeniyle farklılık gösterir. Termal hareket istatistiksel yasalarla tanımlanır. Bu bakımdan okul çocuklarına istatistiksel ve dinamik örüntüler arasındaki farkı, aralarındaki ilişkiyi göstermek ve öğrencilerin dikkatini gerekli ve rastgele kategorilerinin bu örüntülerdeki yansımasına çekmek önemlidir.

“Moleküler Fizik” bölümü, doğal olayları çalışmanın tümdengelim yöntemini göstermek için mükemmel bir fırsat sunmaktadır. Öğretimde tümdengelim yönteminin kullanılması öğrencilerde soyut düşünmenin gelişmesine katkı sağlar.

Fizik dersinin bu bölümünün politeknik önemi büyüktür. Moleküler fiziğin başarıları malzeme bilimi gibi bir endüstrinin bilimsel temelidir. Gövdelerin iç yapısının bilgisi, önceden belirlenmiş özelliklere sahip malzemeler oluşturmayı ve metallerin ve alaşımların sertliğini, ısı direncini ve termal iletkenliğini artırmak için bilinçli olarak çalışmayı mümkün kılar.

Termal olayların incelenmesi, öğrencilere, sanayinin ve günlük yaşamın ihtiyaçlarına enerji sağlamada ülkemizde ilk sırada yer alan bir endüstri olan termal enerji mühendisliğinin temellerini tanımayı mümkün kılar.

Lisede "Mekanik" bölümünden sonra "Moleküler Fizik" bölümü okutulur. Malzemenin bu şekilde düzenlenmesi, bir yandan fiziksel olguları Maddenin hareket biçimlerinin karmaşıklık sırasına göre ele alma metodolojik ilkesine karşılık gelirken, diğer yandan mikro olguları niceliksel düzeyde incelememize olanak tanır ve Mekaniğin seyrinden bilinen büyüklükleri kullanın: kütle, hız, kuvvet, itme, enerji vb.

§ 2. YAPI VE BÖLÜM İÇERİĞİ

"MOLEKÜLER FİZİK"

“Moleküler Fizik” bölümünün yapısı iki durum tarafından belirlenir: gaz yasalarını incelemek için seçilen yöntem (endüktif veya tümdengelimli) ve sıcaklık kavramını tanıtma yöntemi.

Gaz yasalarının tümevarımsal çalışmasında, öncelikle niteliksel düzeyde, moleküler kinetik teorinin temel hükümleri dikkate alınır, daha sonra termodinamiğin bazı soruları, gaz yasaları ampirik olarak tanıtılır ve moleküler kavramlar açısından ve teorik olarak açıklanır. termodinamik yaklaşımın temelidir. Bu durumda metodolojik fikir, termal olayların ve moleküler fiziğin ortak çalışması, maddelerin özelliklerinin deneysel çalışması ve bunların teori temelinde açıklanmasıdır. Bu durumda bölüm şu yapıya sahiptir: moleküler kinetik teorinin temel hükümleri - termodinamiğin temelleri (termal denge, durum parametreleri, sıcaklık, gaz yasaları, mutlak sıcaklık, termodinamiğin birinci yasası) - ideal gazın moleküler kinetik teorisi (temel) gazların moleküler kinetik teorisinin yeni denklemi, sıcaklık - moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsü) - gazların, sıvıların ve katıların özellikleri ve bunların karşılıklı dönüşümleri.

Gaz yasalarının incelenmesine yönelik ampirik yaklaşım öğrenciler için oldukça erişilebilirdir; kullanıldığında, fikirler ve kavramlar duyusal olarak somut bir temelde oluşturulur, yüksek düzeyde soyut düşünme gerektirmez, gazın keşif tarihine karşılık gelir. yasalar ve öğrencilerin gelişim fiziğinin yolları ile tanıştırılmasına olanak tanır. Bu yaklaşımın dezavantajı, ideal bir gazın özelliklerini tanımlamak için moleküler kinetik teorinin tam olarak kullanılmasına izin vermemesidir.

Tümdengelimli bir yaklaşımla, ilk olarak ideal bir gazın moleküler kinetik teorisi incelenir: temel denklem türetilir

İdeal bir gazın durum denklemleri deneysel olarak doğrulanmıştır. Daha sonra termodinamiğin yasalarını inceleyebilir ve termodinamiğin birinci yasasının izoproseslere uygulanmasını düşünebilirsiniz.

Bu yaklaşımın, tümevarımsal olana kıyasla bir takım avantajları vardır; bunlardan biri, modern okul kursunun ana fikrine uygunluğu - bilimsel teorilerin rolünü güçlendirmektir. Ek olarak, fizikte çok fazla temel yasa bulunmadığını, çoğunun daha genel yasalardan özel durumlar olarak elde edilebildiğini açıkça göstermemize olanak tanır. Tümdengelim yönteminin burada kullanılması, bilimsel bir dünya görüşünün oluşmasında ve okul çocuklarının düşüncesinin gelişmesinde büyük rol oynar. Aynı zamanda zaman kazanmanızı da sağlar.

Gaz yasalarının incelenmesine tümdengelimli bir yaklaşımla, okul çocuklarına önce moleküler kinetik teori ve termodinamiğin temel kavram ve yasalarının tanıtıldığı ve daha sonra bu teorilerin aparatlarının birlik içinde kullanıldığı bölümün farklı bir yapısı mümkündür. Makroskobik sistemlerin özelliklerini incelemek. Bu durumda bölüm şu yapıya sahiptir: moleküler kinetik teorinin temel prensipleri - termodinamiğin temelleri - gazların, sıvıların ve katıların yapısı ve özellikleri - agrega dönüşümleri.

Sıcaklık kavramının tanıtılmasına gelince, gaz yasalarının endüktif çalışması sırasında, açıklama sırası şu şekildedir: makroskopik sistemin durumunun bir parametresi olarak sıcaklık - mutlak sıcaklık (Charles veya Gay yasalarından) Lussac) - sıcaklık - moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsü (gazların moleküler kinetik teorisinin temel denklemlerinden ve ideal bir gazın ampirik olarak elde edilen durum denkleminden).

Gaz yasalarının tümdengelimli çalışmasında sıcaklık kavramı şu şekilde tanıtılmaktadır: makroskobik sistemin durumunun bir parametresi olarak sıcaklık - mutlak sıcaklık - sıcaklık - moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsü (temel denklemden) Gazların moleküler kinetik teorisi ve

termal denge durumundaki tüm gazlar için mutlak sıcaklığın moleküllerin ortalama kinetik enerjisiyle orantılı olduğunu gösterir).

Gaz yasalarını tümdengelimli olarak incelerken, sıcaklık kavramı aşağıdaki şemaya göre tanıtılabilir: makroskopik sistemin durumunun bir parametresi olarak sıcaklık - sıcaklık - moleküllerin ortalama kinetik enerjisinin bir ölçüsü (tanım gereği temel denklem dikkate alındıktan sonra) gazların moleküler kinetik teorisinin) - mutlak sıcaklık .

On bir yıllık okul programına uygun olarak, “Moleküler Fizik” bölümü iki konuyu içermektedir: “Moleküler kinetik teorinin temelleri” ve “Termodinamiğin temelleri”, yani materyalin incelenmesi moleküler kinetik teorinin temel prensipleriyle başlar. ve deneysel gerekçeleri. Bu tamamen haklıdır, çünkü termodinamiğin derinlemesine anlaşılması ancak belirli bir sürecin altında yatan mekanizmanın incelenmesinden sonra mümkündür. Ek olarak, moleküler kinetik teorinin temel prensiplerini incelemek, ele alınan materyal ile öğrencilerin VPI-VIP sınıflarındaki fizik dersinden ve VPI-IX sınıflarındaki kimya dersinden zaten bildikleri arasında bir bağlantı kurmamızı hemen sağlar.

Moleküler kinetik teorinin konuları burada daha derinlemesine inceleniyor, moleküler kinetik teorinin deneysel gerekçelerine özel önem veriliyor: Brownian hareketi dikkate alınıyor, moleküllerin özellikleri, teorik ve deneysel belirleme yöntemleri yeterince ayrıntılı olarak inceleniyor ve ne zaman Moleküller arasındaki etkileşimi açıklayarak etkileşim kuvvetleri grafiğinin bir analizi yapılır.

Daha sonra aynı konu içerisinde ideal bir gazın moleküler kinetik teorisinin temel denklemini, sıcaklık kavramını, Mendeleev-Clapeyron denklemini ve izoprosesleri inceliyorlar. Okul çocuklarının bu materyali incelerken edindiği bilgiler, buharların, sıvıların ve katıların özelliklerini açıklamak için kullanılır.

“Termodinamiğin Temelleri” konusunda VIII. sınıf öğrencilerinin çalıştığı kavramları tekrarlıyor ve derinleştiriyorlar: iç enerji, iç enerjiyi değiştirme yolları, iç enerjideki değişimlerin ölçüsü olarak ısı miktarı ve iş, iç enerjiye bağımlılığı tartışıyorlar. sistemin durumunun parametreleri üzerindeki enerji. Daha sonra termodinamiğin birinci yasasını inceliyorlar, termodinamiğin ikinci yasası kavramını veriyorlar (iç enerjiyi tamamen işe dönüştürmenin imkansızlığı). Konunun önemli bir konusu, ısı motorlarının çalışma prensipleri sorusudur; bunun dikkate alınması, termodinamik yasalarının belirli teknik cihazlarda uygulanmasını göstermeyi ve böylece onuncu sınıf öğrencilerine termal enerjinin fiziksel temellerini tanımayı mümkün kılar. güç mühendisliği.

§ 3. İSTATİSTİKSEL VE ​​TERMODİNAMİK YÖNTEMLERTERMAL OLAYLARIN İNCELENMESİ

Olguları incelemenin istatistiksel yönteminin özü, diyalektik materyalizmin gerekli ve rastlantısal arasındaki ilişki konusundaki konumuna karşılık gelir. Bir vücudun veya sistemin her molekülünün hareketi klasik mekaniğin yasalarına uyar, ancak zamanın her anındaki davranışı rastgeledir, dikkate alınamayacak birçok nedene bağlıdır. Örneğin her molekülün hızı, enerjisi ve momentumu diğer moleküllerle çarpışmasına bağlıdır ve bu niceliklerin zamanın her anındaki değerlerini tahmin etmek imkansızdır.

Öte yandan, tüm parçacık kümesinin davranışı, istatistiksel olarak adlandırılan ve çok sayıda parçacığın davranışını incelerken ortaya çıkan belirli kalıplara tabidir. Örneğin, her molekülün belirli bir andaki hızı rastgele bir değer ise, o zaman moleküllerin çoğunluğu, belirli koşullar altında belirlenen, en olası olarak adlandırılan belirli bir değere yakın bir hıza sahiptir.

İstatistiksel fiziğin matematiksel temeli, önemli kavramları “rastgele olay”, “olasılık”, “istatistiksel dağılım”, “rastgele değişkenin ortalama değeri” olan olasılık teorisidir.

Rastgele derken, belirli koşullar altında meydana gelebilecek veya gelmeyebilecek bir olayı kastediyoruz. Rastgele bir olay aşağıdaki özelliklerle karakterize edilir: a) rastgele bir olayı açık bir şekilde tahmin etmenin imkansızlığı; b) rastgele bir olaya neden olan çok sayıda nedenin varlığı; c) rastgele olaylardan oluşan kitlesel bir toplulukta sürecin gidişatının öngörülebilirliği; d) Süreci tahmin etme olasılığının matematiksel ifadesi olarak bir olayın olasılığı.

Bu özellikler çok sayıda molekülün toplanması örneği kullanılarak incelenebilir. Özellikle her bir molekülün hareketini açık bir şekilde tahmin etmek imkansızdır çünkü hareket diğer birçok molekülün davranışına bağlıdır. Bu ancak belli bir olasılıkla yapılabilir.

Olasılık, bir olayın belirli koşullar altında meydana gelme olasılığının sayısal bir özelliğidir. Olasılık ne kadar yüksek olursa, bu olay o kadar sık ​​meydana gelir. Gerçekleştirilen tüm testlerin sayısı N ise, ΔN belirli bir olayın meydana geldiği testlerin sayısıdır, bu durumda bu olayın olasılığı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: ω=
.

Altında mümkün N sistemdeki toplam parçacık sayısını anlayın ve ΔN, belirli bir durumdaki parçacıkların sayısıdır. Bu durumda ω belirli bir durumda bir parçacığın var olma olasılığıdır.

İÇİNDE Teorik hesaplamalarda olayın gerçekleşeceği deneme sayısını tahmin etmek mümkün olmadığından olasılığı hesaplamak zor olabilir. Eşit olasılıklı olayları, yani eşit sıklıkta meydana gelen olayları incelersek görev basitleşir. Moleküllerin kaotik hareketini değerlendirirken eşit derecede olası olaylarla ilgileniriz: aynı sayıda parçacık seçilen herhangi bir yönde hareket eder. Olasılık kavramının yalnızca kitlesel olaylar için anlamlı olduğu öğrencilere anlatılmalıdır. Aksi takdirde bir olayın sıklığı olasılık değerinden önemli ölçüde farklı olabilir.

İstatistiksel dağılım kavramı, moleküllerin koordinatlar boyunca dağılımını oldukça açık bir şekilde gösteren Galton tahta deneyi (Şekil 46) kullanılarak tanıtılmıştır. Onuncu sınıf öğrencileri, gazların moleküler kinetik teorisinin temel denklemini türetirken, moleküllerin hacim boyunca ve hareket yönleri boyunca eşit olasılıklı dağılımını göz önünde bulundurarak dağılım sorunuyla karşı karşıya kalırlar. Öğrenciler moleküler hızlar konusunu incelerken Maxwell dağılımına aşina olurlar.

Moleküler kinetik teorisini incelerken öğrenciler yaygın olarak rastgele değişkenlerin ortalama değerini kullanırlar. Rastgele bir değişkenin ortalama değerinin istatistiksel dağılımın bir özelliği olduğunu vurgulamak önemlidir. Çok sayıda parçacık için rastgele değişkenin ortalama değeri sabittir. Bu niceliklere örneğin moleküllerin hareket hızı dahildir. Her bir molekülün hızını belirleyemedikleri için hesaplamalarda ortalamanın karesine eşit bir hız değeri kullanırlar:

Gazların kinetik teorisinin temel denklemini türetirken, kabın duvarlarındaki gaz basıncı hesaplanır. Ortalama basınç değerinden bahsediyoruz, çünkü farklı anlarda farklı sayıda molekül duvara çarpıyor, farklı hızlara sahip. Ancak çok sayıda molekül olduğunda basınç sabit kabul edilebilir ve basınç dalgalanması oldukça küçüktür.

Öğrenciler, istatistiksel yöntemin bilime moleküllerin davranışını tanımlamayı mümkün kılan bir tür yapay teknik olarak tanıtıldığı ve dinamik yasaların istatistiksel yasalarla karşılaştırıldığında temel olduğu izlenimini edinebilirler. Bu hatanın önüne geçilmeli ve istatistik yasalarının objektif olarak var olduğu anlatılmalıdır. Klasik istatistikler 19. yüzyılda ortaya çıktı. Bu gerçek, bilimin ilerici yönünü ifade etti ve maddenin iç yapısının incelenmesiyle ilişkilendirildi. Şu anda, tüm mikro nesnelerin davranışlarının istatistiksel yasalara uyduğu ve kuantum fiziğinde, klasik fizikten farklı olarak, istatistiksel yasaların yalnızca kütlesel doğası ve hareketin rastgeleliği nedeniyle değil, aynı zamanda hareketin doğasıyla bağlantılı olarak da kendini gösterdiği bilinmektedir. kuantum nesneleri ( parçacığın koordinatlarını ve hızını aynı anda doğru bir şekilde belirlemenin imkansızlığı ile). İstatistiksel yöntemin modern fiziğin temeli olduğunu vurgulamakta fayda var. Özellikle temel parçacıklar dünyasında olasılıksal ve istatistiksel yasalar hakimdir.

Olayları ve süreçleri tanımlamanın termodinamik yöntemi, doğrudan gözlemsel ve deneysel verilere ve temel termodinamik ilkelere (termodinamiğin yasaları) dayanmaktadır.

Termodinamik, enerjinin dönüşümüyle ilişkili makroskobik cisimlerin olaylarını ve özelliklerini inceleyen ve iç yapılarını dikkate almayan fenomenolojik bir teoridir. Bir bilim olarak termodinamiğin başlangıcı, S. Carnot'un “Yangının itici gücü ve bu kuvveti geliştirebilen makineler üzerine düşünceler” (1824) adlı çalışmasında, termal süreçleri, özellikle de içteki değişiklikler konularını inceleyen çalışmasında atılmıştır. İşin gerçekleştirilmesi sırasında enerji ve ısı motorları teorisine ilişkin sorular. Şu anda termodinamik, yalnızca termal süreçlerde değil aynı zamanda elektriksel, manyetik, kimyasal vb. süreçlerde de enerji dönüşümlerini inceliyor.

Termodinamik yöntem şu kavramlara dayanmaktadır: “termodinamik sistem”, “termodinamik sistemin durumu”, “durumun termodinamik parametreleri” ve “denge durumu”.

Termodinamik sistem, birbirleriyle ve dış cisimlerle enerji alışverişi yapan bir cisim veya cisimler kümesidir. Dış cisimlerle enerji alışverişi yoksa sistem izole edilir. Yalıtılmış sistem kavramı bir soyutlamadır; tüm gerçek sistemlerin yalnızca değişen doğruluk dereceleriyle yalıtılmış olduğu düşünülebilir.

Okul çocukları devlet kavramına zaten bir mekanik dersinden aşinadır. Bir sistemin mekanik durumunun, sistemin özelliklerini karakterize eden ve durum parametreleri olarak adlandırılan bir dizi büyüklük tarafından belirlendiğini biliyorlar. Mekanikte bunlar koordinat, momentum vb. içerir. Bir termodinamik sistemin durumu aynı zamanda bir takım parametrelerle (termodinamik) belirlenir. Durumun termodinamik parametreleri sıcaklık, hacim, basınç vb.'dir.

Sistemin durumunu karakterize eden parametrelerin sayısı, sistemin özelliklerine ve içinde bulunduğu koşullara bağlıdır. Yukarıda belirtilen üç parametre, izole edilmiş bir "ideal gaz" sistemini tanımlamak için yeterlidir, ancak örneğin homojen olmayan bir gazı ele alırsak, konsantrasyonun da hesaba katılması gerekir.

Parametreler harici ve dahili olabilir. Örneğin sıcaklık ve basınç yalnızca sistemin durumuna bağlıdır ve dış koşullarla ilişkili değildir. Hacim dış koşullara bağlıdır. Hacim gibi bazı durum parametreleri toplanabilirlik özelliğine sahipken, basınç ve sıcaklık gibi diğerleri ise bu özelliğe sahip değildir.

Sistemin durumu değiştiğinde parametreleri de değişir. Ancak bazı termodinamik sistemler için parametreler arasında fonksiyonel bir ilişki kurulabilmektedir. Bu bağımlılığı ifade eden denkleme durum denklemi denir (“ideal gaz” sistemi için bu denklem pV = NkT ).

Sistemin durumu dengede veya dengesiz olabilir. Denge durumu, sistemin tüm termodinamik parametrelerinin zaman içinde değişmezliği ve dış etkilerin yokluğunda uzayda aynı olması ile karakterize edilir. Termodinamik esas olarak denge durumlarını inceler. Sistem dengesiz bir durumdaysa (yani parametreleri zamanla değişiyorsa), o zaman yavaş yavaş denge durumuna gelecek ve sistemin tüm parçalarında parametreleri dengelenecektir.

İzole edilmiş bir termodinamik sistem zamanla her zaman kendiliğinden çıkamayacağı bir denge durumuna gelir. Bu ifade, termodinamiğin en önemli deneysel yasalarından biri olan termodinamik denge yasasının özüdür. Bir sistemin sıcaklığının ölçülmesini mümkün kılan termodinamik denge yasasıdır.

İdeal bir gazın durum denkleminin vurgulanması tavsiye edilir. ve belirli gaz yasaları yalnızca denge süreçleri için geçerlidir. Dengesiz süreçlere uygulanamazlar çünkü bu durumda durum parametreleri sistemin farklı bölümleri için farklıdır. Bir sistem dış etkilerin etkisi altında bir denge durumundan diğerine geçebilir.

Termodinamikte böyle bir geçişe süreç denir. Hal değişimi sırasında sistem dengede kalıyorsa bu duruma denge denir. Gevşeme süresi (sistemin dengesiz bir durumdan denge durumuna geçiş süresi) sürecin süresinden çok daha az olduğunda bir denge süreci meydana gelir. Bu durumda, sistem zamanın her anında değişen doğruluk dereceleriyle denge veya statik olarak kabul edilir. Gerçekte statiklikten sapmalar olduğu için (aksi takdirde süreç gerçekleştirilemez), sistemin durumuna yarı statik, sürece yarı statik süreç adı verilir. Bir grafikte yalnızca bir denge (yarı statik) durumunun veya bir denge (yarı statik) sürecinin gösterilebileceği akılda tutulmalıdır.

“Moleküler Fizik” bölümünü okurken öğretmen sürekli olarak istatistiksel ve termodinamik yöntemlerin birliğini vurgulamalıdır. Bu bağlamda, okul çocuklarının termal olayları tanımlamaya yönelik istatistiksel ve termodinamik yaklaşımlar hakkındaki bilgilerini genelleştirmek ve sistematik hale getirmek faydalıdır. Tüm bölümün incelenmesi sonunda bilginin genelleştirilmesi gerçekleştirilir ve bu yaklaşımlar arasındaki bağlantı Şekil 47'de gösterilen bir diyagram şeklinde sunulur.

§ 4 . TEMEL NOKTALARMOLEKÜLER KİNETİK TEORİSİ

“Moleküler kinetik teorinin temel prensipleri” konusunun incelenmesi, öğrencilerin VP ve VIII. sınıfların fizik dersi ile VIII ve IX. sınıfların kimya dersini okurken edindikleri bilgilere dayanmalıdır.

Bu konunun merkezi kavramı molekül kavramıdır; Okul çocukları tarafından özümsenmesinin zorluğu, molekülün doğrudan gözlemlenemeyen bir nesne olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle öğretmenin onuncu sınıf öğrencilerini mikro dünyanın gerçekliğine, onu bilme olasılığına ikna etmesi gerekir. Bu bağlamda, moleküllerin varlığını ve hareketini kanıtlayan ve temel özelliklerini hesaplamayı mümkün kılan deneylerin (Perrin, Rayleigh ve Stern'in klasik deneyleri) dikkate alınmasına büyük önem verilmektedir. Ek olarak, öğrencilere moleküllerin özelliklerini belirlemeye yönelik hesaplamalı yöntemler hakkında bilgi verilmesi tavsiye edilir.

Moleküllerin varlığına ve hareketine ilişkin kanıtlar dikkate alınırken öğrencilere Brown'ın, tüm gözlem süresi boyunca durmayan küçük asılı parçacıkların rastgele hareketine ilişkin gözlemleri anlatılır. O zamanlar bu hareketin nedeni hakkında doğru bir açıklama yapılmamıştı ve ancak neredeyse 80 yıl sonra A. Einstein ve M. Smoluchowski Brown hareketi teorisini geliştirdiler ve J. Perrin deneysel olarak doğruladılar.

Brown'ın deneylerini göz önünde bulundurarak aşağıdaki sonuçları çıkarmak gerekir: a) Brown parçacıklarının hareketine, bu parçacıkların içinde asılı olduğu maddenin moleküllerinin darbeleri neden olur; b) Brown hareketi sürekli ve rastgeledir, parçacıkların asılı olduğu maddenin özelliklerine bağlıdır; c) Brown parçacıklarının hareketi, bu parçacıkların bulunduğu ortamdaki moleküllerin hareketinin değerlendirilmesine olanak tanır; d) Brown hareketi moleküllerin varlığını, hareketlerini ve bu hareketin sürekli ve kaotik yapısını kanıtlar.

Bu böyle için geçerlidir

MOLEKÜLER FİZİK

MOLEKÜLER FİZİK

Fiziğin incelendiği fizik dalı. farklı kutsal bedenler toplanma durumları mikroskobik değerlendirmeye dayanmaktadır. (moleküler) yapı. M.f.'nin sorunları fiziksel yöntemler kullanılarak çözülür. istatistik, termodinamik ve fizik. kinetik, fiziksel olanı oluşturan parçacıkların (atomlar, moleküller, iyonlar) hareketi ve etkisinin incelenmesiyle ilişkilidir. bedenler.

M. f.'nin ilk oluşturulan bölümü. öyleydi. Gelişim sürecinde İngilizce eserler. J. Maxwell (1858-60), Avusturyalı. L. Boltzmann (1868) ve Amer. fizikçi J. W. Gibbs (1871 -1902) klasik olarak yaratıldı. istatistiksel fizik.

Miktar Kılcal olaylar teorisinde moleküllerin (mol. kuvvetler) etkisine ilişkin fikirler gelişmeye başladı. Klasik bu alanda çalışmak Fransızca. bilim adamları A. Clairaut (1743), P. Laplace (1806), İngilizce. bilim adamı T. Jung (1805), Fransız. bilim adamı S. Poisson, Alman. bilim adamları K. Gauss (1830 - 1831), Gibbs (1874-78), I. S. Gromeki (1879, 1886) ve diğerleri, yüzey fenomeni teorisinin temelini attılar. Intermol. giderler dikkate alınmıştır. fizikçi J. D. van der Waals fiziği açıklarken. Gerçek gazlarda ve sıvılarda St.

Başlangıçta 20. yüzyıl M. f. yeni bir gelişim aşamasına girer. Fransızların eserlerinde fizikçi J.B. Perrin ve İsveçli. bilim adamı T. Svedberg (1906), Polonyalı. Mikropartiküllerin Brown hareketini inceleyen fizikçiler M. Smoluchowski ve A. Einstein (1904-06), moleküllerin varlığının gerçekliğine dair kanıtlar elde ettiler. TV'nin yapısı, X-ışını yapısal analiz yöntemleri (ve ardından elektron kırınımı ve nötron kırınımı yöntemleri) kullanılarak incelenmiştir.

cisimler ve sıvılar ve bunların faz geçişleri sırasındaki değişiklikleri ve sıcaklık, basınç ve diğer özelliklerdeki değişiklikler. Alman eserlerinde kuantum mekaniği kavramlarına dayanan atomlar arası etkileşim doktrini geliştirildi. fizikçiler M. Born, F. London ve W. Heitler ile P. Debye (Almanya). Van der Waals ve İngilizler tarafından özetlenen, bir kümeden diğerine geçiş teorisi. fizikçi W. Thomson ve Gibbs, L. D. Landau (1937) ve German'ın çalışmalarında geliştirildi. fiziksel kimyacı M. Volmer (30'lu yıllar) ve takipçileri, önemli bir bağımsız kavram olan modern faz oluşumu teorisine dönüştü. bölüm M. f. İstatistik derneği Modern zamanlardan kalma yöntemler. Ya. I. Frenkel'in eserlerinde adanın yapısı hakkında fikirler, İngilizce. fiziksel kimyacı G. Eyring (1935-36), İngiliz. bilim adamı J. Bernal ve diğerleri M. f. sıvı ve TV tel.

MF'nin yoğun gelişimi çoğulların ondan ayrılmasına yol açtı. kendi kendine yeten bölümler (istatistiksel fizik, fiziksel fizik, katı cisim fiziği, fiziksel kimya, moleküler biyoloji). Genel teorik temele dayalı M. f.'nin temsilleri Metal fiziği, polimer fiziği, plazma fiziği, dağınık sistemlerin fiziksel kimyası ve yüzey olayları, kütle ve ısı transferi teorisi ile fiziksel ve kimyasal bilimler geliştirilmiştir. . Nesneler ve araştırma yöntemlerindeki tüm farklılıklara rağmen aynı şey geçerli. ancak, Ch. M. f.'nin fikri - makroskobik tanımı. Kutsal Ada, yapısının mikroskobik (moleküler) bir resmine dayanmaktadır.

Fiziksel ansiklopedik sözlük. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. . 1983 .

MOLEKÜLER FİZİK

- fiziğin çalışıldığı bir fizik dalı. cisimlerin özellikleri, moleküler yapılarının dikkate alınmasına dayanmaktadır. M. f.'nin sorunları. fiziksel yöntemler kullanılarak çözülür. istatistik, termodinamik ve fizik. kinetik, fiziksel olanı oluşturan parçacıkların (atomlar, moleküller, iyonlar) hareketi ve etkileşiminin incelenmesiyle ilişkilidir. bedenler.

M. f.'nin ilk oluşturulan bölümü. kinetikti. gaz teorisi. Gelişim sürecinde J. C. Maxwell (1858-60), L. Boltzmann (1868), J. W. Gibbs'in (1871 -1902) çalışmaları klasik yarattı. istatistiksel fizik.

Miktar Moleküllerin etkileşimi (moleküler kuvvetler) hakkında fikirler teoride gelişmeye başladı kılcal fenomen. Klasik Bu alanda çalışan A.C. Clairaut (1743), P.S. Laplace (1806), T. Young (Th. Young, 1805), S.D. Poisson), K.F. Gauss (S.F. Gauss, 1830-31), Gibbs (1874-78), I. S. Gromeki (1879, 1886) ve diğerleri yüzey fenomeni teorisinin temelini attılar. Moleküller arası etkileşimler fiziksel açıklanırken J. D. van der Waals (J. D. van der Waals, 1873) tarafından dikkate alınmıştır. Gerçek gazların ve sıvıların özellikleri.

Başlangıçta 20. yüzyıl M. f. yeni bir gelişme aşamasına girdi. J. B. Perrin ve T. Svedberg (Th. Svedberg, 1906), M. Smoluchowski ve A. Einstein'ın (1904-06) mikropartiküllerin Brown hareketine adanmış çalışmalarında, moleküllerin varlığının gerçekliğine dair kanıtlar elde edildi. . X-ışını yöntemleri yapısal analiz (ve ardından elektron kırınımı ve nötron kırınımı yöntemleriyle), katıların ve sıvıların yapısı ve faz geçişleri sırasındaki değişiklikleri ve sıcaklık, basınç ve diğer özelliklerdeki değişiklikler incelendi. Kuantum mekaniği kavramlarına dayanan atomlar arası etkileşim doktrini, M. Born, F. London ve W. Heitier'in yanı sıra P. Debye'nin çalışmalarında geliştirilmiştir. Van der Waals ve W. Thomson tarafından özetlenen ve Gibbs (19. yüzyılın sonları), L. D. Landau ve M. Volmer, 20. yüzyılın 30'ları) ve takipçilerinin çalışmalarında geliştirilen, bir toplanma durumundan diğerine geçiş teorisi. , modern hale getirildi. eğitim teorisi aşamalar - M. f'nin önemli bir bağımsız bölümü. İstatistik derneği Modern zamanlardan kalma yöntemler. Ya. I. Frenkel, H. Eyring (1935-36), J. D. Bernal ve diğerlerinin eserlerindeki maddenin yapısı hakkındaki fikirler M. f. sıvı ve katı cisimler.

M. f.'nin kapsadığı konuların kapsamı çok geniştir. İnceler: maddelerin yapısı ve dış etkilerin etkisi altındaki değişimleri. faktörler (basınç, sıcaklık, elektrik ve manyetik alanlar), transfer olayları (difüzyon, termal iletkenlik, viskozite), faz dengesi ve faz geçiş süreçleri (kristalleşme, erime, buharlaşma, yoğunlaşma vb.), kritik. Maddenin durumu, faz sınırlarındaki olaylar.

M. f.'nin gelişimi. bağımsızlığın ondan ayrılmasına yol açtı. bölümler: istatistiksel fizik, fizik kinetik, katı hal fiziği, fiziksel. kimya, moleküler biyoloji. Genel teorik temele dayalı M. f.'nin temsilleri metal fiziği, polimer fiziği, plazma fiziği, kristal fiziği, dispers sistemlerin fiziksel kimyası ve yüzey olayları, kütle ve ısı transferi teorisi, fizikokimyasal geliştirilmiştir. mekanik. Ancak araştırma nesneleri ve yöntemlerindeki tüm farklılıklara rağmen, Ch. fikir M. f. - makro pich'in açıklaması. Mikroskobik olarak bir maddenin özellikleri yapısının (moleküler) resmi.

Yandı: Kikoin A.K., Kikoin I.K., Moleküler Fizik, 2. baskı, M., 1976; Girshfelder J., Curtiss Ch., Bird R., Gazların ve sıvıların moleküler teorisi, çev. İngilizce'den, M., 1961; Frenkel Ya. I., Sıvıların kinetik teorisi, Leningrad, 1975; Deryagin B.V., Chu-raev N.V., Mulle p V.M., Yüzey kuvvetleri, M., 1985. P. A. Rebinder, B. V. Deryagin, N. V. Churaev.

Fiziksel ansiklopedi. 5 cilt halinde. - M .: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1988 .

Diğer sözlüklerde "MOLEKÜLER FİZİK" in ne olduğuna bakın:

Moleküler fizik, cisimlerin fiziksel özelliklerini moleküler yapılarını dikkate alarak inceleyen bir fizik dalıdır. Moleküler fiziğin problemleri fiziksel istatistik, termodinamik ve fiziksel kinetik yöntemleri kullanılarak çözülür... ... Vikipedi

MOLEKÜLER fizik, moleküler yapılarını dikkate alarak çeşitli toplanma durumlarındaki cisimlerin fiziksel özelliklerini inceleyen bir fizik dalıdır. Moleküler fiziğin ilk oluşturulan bölümü gazların kinetik teorisiydi... ... Modern ansiklopedi

Çeşitli toplanma durumlarındaki cisimlerin fiziksel özelliklerini, moleküler yapılarını dikkate alarak inceleyen bir fizik dalı. Moleküler fizikten, katı hal fiziğine, fiziksel kinetikten, fiziksel... Büyük Ansiklopedik Sözlük

İsim, eş anlamlıların sayısı: 2 molekül (2) fizik (55) ASIS Eşanlamlılar Sözlüğü. V.N. Trishin. 2013… Eşanlamlılar sözlüğü

Çeşitli toplanma durumlarındaki cisimlerin fiziksel özelliklerini, moleküler yapılarını dikkate alarak inceleyen bir fizik dalı. Moleküler fizikten, katı hal fiziğine, fiziksel kinetikten, fiziksel... Ansiklopedik Sözlük

Mikroskobik (moleküler) yapılarını dikkate alarak çeşitli toplanma durumlarındaki cisimlerin fiziksel özelliklerini inceleyen bir fizik dalı. M.f.'nin sorunları fiziksel istatistik, termodinamik ve... ... yöntemleriyle çözülür. Büyük Sovyet Ansiklopedisi

moleküler fizik- molekulinė fizika statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. moleküler fizik vok. Molekülphysik, f rus. moleküler fizik, f pranc. fizik moléculaire, f … Fizikos terminų žodynas

İçlerinde bulunan çok sayıda atom ve molekülle ilişkili cisimlerde meydana gelen makroskobik süreçlerin incelenmesi.

Moleküler fizik, yapıyı, herhangi bir cismin sürekli kaotik hareket halindeki moleküllerden (parçacıklardan) oluştuğu gerçeğine dayanan moleküler kinetik kavramlar perspektifinden inceler. Moleküler fizik, muazzam sayıda molekülün kümülatif etkisinin süreçlerini inceler.

Termodinamik, içinde bulunan genel (makroskobik) konuları inceler.

Makroskopik süreçlerin incelenmesi iki yöntem kullanılarak gerçekleştirilir:

1. Moleküler kinetik (moleküler fizik bu yönteme dayanmaktadır);

2. Termodinamik, termodinamiğin temelidir.

Bu yöntemler birbirini tamamlamaktadır.

Moleküler fizik, cisimlerin yapısının ve özelliklerinin moleküllerin, atomların ve iyonların (yani parçacıkların) kaotik hareketi ve etkileşimi ile açıklandığı moleküler kinetik teoriye dayanmaktadır. Cisimlerin deneysel olarak gözlemlenen özellikleri (örneğin basınç), parçacıkların etkisinin sonucu olarak açıklanır, yani tüm makroskopik sistemin özellikleri parçacıkların özelliklerine, hareketlerinin özelliklerine ve ortalama değerlere bağlıdır. parçacıkların dinamik özelliklerinden. Bir parçacığın uzaydaki kesin konumunu ve momentumunu belirlemek mümkün değildir, ancak bunların büyük bir kısmı, ortalama parametrelerin davranışında belirli modeller olduğundan, moleküler kinetik (istatistiksel) yöntemin etkili bir şekilde kullanılmasını mümkün kılar.

Moleküler kinetik teorinin ana hükümleri şunlardır:

1. Herhangi bir madde parçacıklardan - moleküller ve atomlardan ve daha küçük parçacıklardan oluşur;

2. Moleküller, atomlar ve diğer parçacıklar sürekli kaotik bir hareket halindedir;

3. Parçacıklar arasında bir çekici kuvvet, bir de itici kuvvet vardır.

Moleküler fizik şunları dikkate alır: gazların, katıların ve sıvıların yapısı, bunların dış etki altındaki değişimleri (basınç, sıcaklık, manyetik ve elektrik alanlar), transfer olayları (iç sürtünme, termal iletkenlik, difüzyon), faz geçiş süreçleri, kristalleşme ve erime, vb.), faz dengesi, maddeler.

Termodinamik, vücut sıcaklığındaki değişiklikler ve onun toplanma durumuyla ilişkili termal süreçleri inceler. Termodinamik mikro süreçlerin dikkate alınmasıyla ilgilenmez; maddelerin makroskobik özellikleri arasında var olan bağlantıların kurulmasıyla ilgilenir. Termodinamik sistem, birbirleriyle ve dış çevreyle etkileşime giren ve enerji alışverişi yapan bir dizi makroskobik cisimdir. Termodinamik yöntemin görevi, termodinamik sistemin herhangi bir zamanda hangi durumda olduğunu belirlemektir. Bir sistemin özelliklerini (basınç, sıcaklık, hacim) karakterize eden fiziksel büyüklükler kümesi onun durumunu belirler.

Termodinamik süreç, parametrelerindeki bir değişiklikle ilişkili bir termodinamik sistemdeki değişikliktir.

Moleküler kimya, maddenin bileşimini, yapısını ve fiziksel özelliklerini inceleyen bilimdir.

Maddelerin fiziksel özellikleri:

1. toplanma durumu (katı, gaz, sıvı);

4. yoğunluk;

5. çözünürlük;

6. elektriksel ve termal iletkenlik;

7. Erime ve kaynama noktaları.

Herhangi bir madde atomlardan ve moleküllerden, iyonlardan oluşur.

Atom, pozitif yüklü bir çekirdek ve negatif yüklü bir elektron kabuğundan oluşan, maddenin en küçük parçacığıdır.

Proton pozitif yük taşır. Çekirdek aynı zamanda nötr temel parçacıkları da içerir - nöronlar. Negatif yükün birimi elektrondur.