სამყარო, რომელშიც ჩვენ ვცხოვრობთ, წარმოუდგენლად ლამაზია და სავსეა მრავალი განსხვავებული პროცესით, რომელიც განსაზღვრავს ცხოვრების კურსს. ყველა ამ პროცესს სწავლობს ნაცნობი მეცნიერება - ფიზიკა. ის იძლევა შესაძლებლობას, სულ მცირე წარმოდგენა შეგვექმნა სამყაროს წარმოშობის შესახებ. ამ სტატიაში განვიხილავთ ისეთ კონცეფციას, როგორიცაა მოლეკულური კინეტიკური თეორია, მისი განტოლებები, ტიპები და ფორმულები. თუმცა, სანამ ამ საკითხების ღრმა შესწავლაზე გადახვალთ, თქვენ თავად უნდა განმარტოთ ფიზიკის მნიშვნელობა და ის სფეროები, რომლებიც მას სწავლობს.
რა არის ფიზიკა?
სინამდვილეში, ეს არის ძალიან ვრცელი მეცნიერება და, შესაძლოა, ერთ-ერთი ყველაზე ფუნდამენტური კაცობრიობის ისტორიაში. მაგალითად, თუ იგივე კომპიუტერული მეცნიერება ასოცირდება ადამიანის საქმიანობის თითქმის ყველა სფეროსთან, იქნება ეს გამოთვლითი დიზაინი თუ მულტფილმების შექმნა, მაშინ ფიზიკა არის თავად ცხოვრება, მისი რთული პროცესებისა და ნაკადების აღწერა. შევეცადოთ გავარკვიოთ მისი მნიშვნელობა, რაც შეიძლება მეტად გავამარტივოთ გაგება.
ასე რომამრიგად, ფიზიკა არის მეცნიერება, რომელიც ეხება ენერგიისა და მატერიის შესწავლას, მათ შორის კავშირებს, ჩვენს უზარმაზარ სამყაროში მიმდინარე მრავალი პროცესის ახსნას. მატერიის სტრუქტურის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია მხოლოდ მცირე წვეთია თეორიებისა და ფიზიკის განშტოებების ზღვაში.
ენერგია, რომელსაც ეს მეცნიერება დეტალურად სწავლობს, შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სხვადასხვა ფორმით. მაგალითად, სინათლის, მოძრაობის, გრავიტაციის, გამოსხივების, ელექტროენერგიის და მრავალი სხვა ფორმის სახით. ამ სტატიაში შევეხებით ამ ფორმების აგებულების მოლეკულურ კინეტიკურ თეორიას.
მატერიის შესწავლა გვაძლევს წარმოდგენას მატერიის ატომური აგებულების შესახებ. სხვათა შორის, ეს მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიიდან გამომდინარეობს. მატერიის სტრუქტურის მეცნიერება საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ და ვიპოვოთ ჩვენი არსებობის მნიშვნელობა, სიცოცხლის გაჩენის მიზეზები და თავად სამყარო. მოდით მაინც ვცადოთ მატერიის მოლეკულური კინეტიკური თეორიის შესწავლა.
პირველ რიგში, საჭიროა გარკვეული შესავალი ტერმინოლოგიისა და ნებისმიერი დასკვნის სრულად გასაგებად.
ფიზიკის თემები
კითხვაზე, რა არის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია, არ შეიძლება არ ვისაუბროთ ფიზიკის მონაკვეთებზე. თითოეული მათგანი ეხება ადამიანის ცხოვრების კონკრეტული სფეროს დეტალურ შესწავლას და ახსნას. ისინი კლასიფიცირდება შემდეგნაირად:
- მექანიკა, რომელიც იყოფა კიდევ ორ ნაწილად: კინემატიკა და დინამიკა.
- სტატიკური.
- თერმოდინამიკა.
- მოლეკულური განყოფილება.
- ელექტროდინამიკა.
- ოპტიკა.
- კვანტებისა და ატომის ბირთვის ფიზიკა.
მოდით კონკრეტულად ვისაუბროთ მოლეკულაზეფიზიკა, რადგან ის ეფუძნება მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიას.
რა არის თერმოდინამიკა?
ზოგადად, მოლეკულური ნაწილი და თერმოდინამიკა არის ფიზიკის მჭიდროდ დაკავშირებული დარგები, რომლებიც სწავლობენ მხოლოდ ფიზიკური სისტემების მთლიანი რაოდენობის მაკროსკოპულ კომპონენტს. უნდა გვახსოვდეს, რომ ეს მეცნიერებები ზუსტად აღწერს სხეულებისა და ნივთიერებების შინაგან მდგომარეობას. მაგალითად, მათი მდგომარეობა გათბობის, კრისტალიზაციის, აორთქლებისა და კონდენსაციის დროს, ატომურ დონეზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მოლეკულური ფიზიკა არის მეცნიერება სისტემების შესახებ, რომლებიც შედგება უზარმაზარი რაოდენობის ნაწილაკებისგან: ატომებისა და მოლეკულებისგან.
სწორედ ამ მეცნიერებებმა შეისწავლეს მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი დებულებები.
მეშვიდე კლასის მსვლელობისას კი გავეცანით მიკრო და მაკრო სამყაროების, სისტემების ცნებებს. ზედმეტი არ იქნება ამ ტერმინების მეხსიერებაში განახლება.
მიკროსამყარო, როგორც მისი სახელიდან ვხედავთ, შედგება ელემენტარული ნაწილაკებისგან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს არის პატარა ნაწილაკების სამყარო. მათი ზომები იზომება 10-18 მ-დან 10-4 მ-მდე დიაპაზონში და მათი რეალური მდგომარეობის დრო შეიძლება მიაღწიოს როგორც უსასრულობას, ასევე არაპროპორციულად მცირე ინტერვალები, მაგალითად, 10-20 წმ.
Macroworld განიხილავს სტაბილური ფორმების სხეულებსა და სისტემებს, რომლებიც შედგება მრავალი ელემენტარული ნაწილაკებისგან. ასეთი სისტემები შეესაბამება ჩვენი ადამიანის ზომას.
გარდა ამისა, არსებობს მეგა სამყარო. იგი შედგება უზარმაზარი პლანეტებისგან, კოსმოსური გალაქტიკებისგან და კომპლექსებისგან.
საფუძვლებითეორია
ახლა, როცა ცოტათი შევაჯამეთ და გავიხსენეთ ფიზიკის ძირითადი ტერმინები, შეგვიძლია პირდაპირ გადავიდეთ ამ სტატიის მთავარ თემაზე.
მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია გამოჩნდა და ჩამოყალიბდა პირველად მეცხრამეტე საუკუნეში. მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ იგი დეტალურად აღწერს ნებისმიერი ნივთიერების სტრუქტურას (უფრო ხშირად აირების სტრუქტურას, ვიდრე მყარი და თხევადი სხეულები), ეფუძნება სამ ფუნდამენტურ დებულებას, რომლებიც შეგროვდა ისეთი გამოჩენილი მეცნიერების ვარაუდებიდან, როგორიცაა რობერტ ჰუკი, ისაკი. ნიუტონი, დანიელ ბერნოული, მიხაილ ლომონოსოვი და მრავალი სხვა.
მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი დებულებები ასე ჟღერს:
- აბსოლუტურად ყველა ნივთიერებას (მიუხედავად იმისა, არის თუ არა ისინი თხევადი, მყარი თუ აირისებრი) აქვს რთული სტრუქტურა, რომელიც შედგება პატარა ნაწილაკებისგან: მოლეკულებისა და ატომებისგან. ატომებს ზოგჯერ უწოდებენ "ელემენტარულ მოლეკულებს".
- ყველა ეს ელემენტარული ნაწილაკი ყოველთვის უწყვეტი და ქაოტური მოძრაობის მდგომარეობაშია. თითოეულ ჩვენგანს წააწყდა ამ წინადადების პირდაპირი მტკიცებულება, მაგრამ, სავარაუდოდ, დიდ მნიშვნელობას არ ანიჭებდა. მაგალითად, ჩვენ ყველამ ვნახეთ მზის სხივების ფონზე, რომ მტვრის ნაწილაკები მუდმივად მოძრაობენ ქაოტური მიმართულებით. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ატომები წარმოქმნიან ორმხრივ ბიძგებს ერთმანეთთან, მუდმივად აძლევენ ერთმანეთს კინეტიკურ ენერგიას. ეს ფენომენი პირველად 1827 წელს შეისწავლეს და მას აღმომჩენის სახელი ეწოდა - „ბრაუნის მოძრაობა“.
- ყველა ელემენტარული ნაწილაკი ერთმანეთთან უწყვეტი ურთიერთქმედების პროცესშია.გარკვეული ძალები, რომლებსაც აქვთ ელექტრული ქვა.
აღსანიშნავია, რომ მეორე მაგალითი, რომელიც აღწერს პოზიციას მეორე, რომელიც ასევე შეიძლება ეხებოდეს, მაგალითად, აირების მოლეკულურ კინეტიკური თეორიას, არის დიფუზია. ჩვენ მას ვხვდებით ყოველდღიურ ცხოვრებაში და მრავალ ტესტსა და კონტროლში, ამიტომ მნიშვნელოვანია ამის შესახებ წარმოდგენა.
პირველ რიგში, განიხილეთ შემდეგი მაგალითები:
ექიმმა შემთხვევით მაგიდაზე დადებული კოლბიდან ალკოჰოლი დაასხა. ან იქნებ სუნამოს ფლაკონი ჩამოგეშვათ და ის მთელ იატაკს მოედო.
რატომ, ამ ორ შემთხვევაში, ალკოჰოლის სუნიც და სუნამოს სუნიც გარკვეული დროის შემდეგ მთელ ოთახს ავსებს და არა მხოლოდ იმ ადგილს, სადაც ამ ნივთიერებების შიგთავსი დაიღვარა?
პასუხი მარტივია: დიფუზია.
დიფუზია - რა არის ეს? როგორ მიედინება?
ეს არის პროცესი, რომლის დროსაც ნაწილაკები, რომლებიც ქმნიან ერთ კონკრეტულ ნივთიერებას (ჩვეულებრივ აირი) შეაღწევენ მეორის ინტერმოლეკულურ სიცარიელეს. ჩვენს ზემოთ მოცემულ მაგალითებში მოხდა შემდეგი: თერმული, ანუ უწყვეტი და დისოცირებული მოძრაობის გამო, ალკოჰოლის და/ან სუნამოს მოლეკულები ჩავარდა ჰაერის მოლეკულებს შორის არსებულ ხარვეზებში. თანდათანობით, ატომებთან და ჰაერის მოლეკულებთან შეჯახების გავლენით, ისინი გავრცელდნენ ოთახში. სხვათა შორის, დიფუზიის ინტენსივობა, ანუ მისი ნაკადის სიჩქარე, დამოკიდებულია დიფუზიაში მონაწილე ნივთიერებების სიმკვრივეზე, ასევე მათი ატომებისა და მოლეკულების მოძრაობის ენერგიაზე, რომელსაც კინეტიკური ეწოდება. რაც უფრო დიდია კინეტიკური ენერგია, მით უფრო მაღალია ამ მოლეკულების სიჩქარე, შესაბამისად, და ინტენსივობა.
ყველაზე სწრაფ დიფუზიის პროცესს შეიძლება ეწოდოს დიფუზია აირებში. ეს გამოწვეულია იმით, რომ გაზი არ არის ერთგვაროვანი თავისი შემადგენლობით, რაც ნიშნავს, რომ აირებში მოლეკულური სიცარიელეები იკავებს მნიშვნელოვან ადგილს, შესაბამისად, და მათში ატომებისა და უცხო ნივთიერების მოლეკულების მოხვედრის პროცესი უფრო ადვილად და სწრაფად მიმდინარეობს..
ეს პროცესი სითხეებში ოდნავ ნელა მიმდინარეობს. შაქრის კუბურების დაშლა ჩაის ჭიქაში მხოლოდ მაგალითია მყარი ნივთიერების სითხეში დიფუზიის.
მაგრამ ყველაზე გრძელი დროა დიფუზია მყარი კრისტალური სტრუქტურის მქონე სხეულებში. ეს ზუსტად ასეა, რადგან მყარი ნივთიერებების სტრუქტურა ერთგვაროვანია და აქვს ძლიერი კრისტალური ბადე, რომლის უჯრედებშიც მყარის ატომები ვიბრირებენ. მაგალითად, თუ ორი ლითონის გისოსის ზედაპირი კარგად გაიწმინდება და შემდეგ კონტაქტში იქნება ერთმანეთთან, მაშინ საკმაოდ დიდი ხნის შემდეგ ჩვენ შევძლებთ აღმოვაჩინოთ ერთი ლითონის ნაჭრები მეორეში და პირიქით.
როგორც ნებისმიერი სხვა ფუნდამენტური განყოფილება, ფიზიკის ძირითადი თეორია იყოფა ცალკეულ ნაწილებად: კლასიფიკაცია, ტიპები, ფორმულები, განტოლებები და ა.შ. ამრიგად, ჩვენ ვისწავლეთ მოლეკულური კინეტიკური თეორიის საფუძვლები. ეს ნიშნავს, რომ თქვენ შეგიძლიათ უსაფრთხოდ გააგრძელოთ ინდივიდუალური თეორიული ბლოკების განხილვა.
აირების მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია
აუცილებელია გაზის თეორიის დებულებების გაგება. როგორც ადრე ვთქვით, განვიხილავთ აირების მაკროსკოპულ მახასიათებლებს, როგორიცაა წნევა და ტემპერატურა. Ეს არისმოგვიანებით საჭირო იქნება აირების მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის განტოლების გამოსატანად. მაგრამ მათემატიკა - მოგვიანებით, ახლა კი თეორიას და, შესაბამისად, ფიზიკას შევეხოთ.
მეცნიერებმა ჩამოაყალიბეს აირების მოლეკულური თეორიის ხუთი დებულება, რომელიც ემსახურება აირების კინეტიკური მოდელის გაგებას. ისინი ასე ჟღერს:
- ყველა აირი შედგება ელემენტარული ნაწილაკებისგან, რომლებსაც არ აქვთ გარკვეული ზომა, მაგრამ აქვთ გარკვეული მასა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ამ ნაწილაკების მოცულობა მინიმალურია მათ შორის სიგრძესთან შედარებით.
- ატომებსა და გაზების მოლეკულებს პრაქტიკულად არ აქვთ პოტენციური ენერგია, შესაბამისად, კანონის თანახმად, მთელი ენერგია ტოლია კინეტიკური.
- ჩვენ უკვე გავეცანით ამ პოზიციას ადრე - ბრაუნის მოძრაობა. ანუ, გაზის ნაწილაკები ყოველთვის უწყვეტ და ქაოტურ მოძრაობაში არიან.
- არის ნაწილაკების აბსოლუტურად ყველა ურთიერთშეჯახება, რომელსაც თან ახლავს სიჩქარისა და ენერგიის შეტყობინება, სრულიად ელასტიურია. ეს ნიშნავს, რომ შეჯახების დროს არ არის ენერგიის დაკარგვა ან მკვეთრი ნახტომი მათ კინეტიკურ ენერგიაში.
- ნორმალურ პირობებში და მუდმივ ტემპერატურაზე, ნაწილაკების მოძრაობის საშუალო ენერგია თითქმის ყველა აირის ერთნაირია.
შეგვიძლია გადავიწეროთ მეხუთე პოზიცია გაზების მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის ამ ტიპის განტოლების მეშვეობით:
E=1/2mv^2=3/2kT, სადაც k არის ბოლცმანის მუდმივი; T - ტემპერატურა კელვინში.
ეს განტოლება გვაიძულებს გავიგოთ კავშირი გაზის ელემენტარული ნაწილაკების სიჩქარესა და მათ აბსოლუტურ ტემპერატურას შორის. შესაბამისად, რაც უფრო მაღალია მათი აბსოლუტურიტემპერატურა, მით მეტია მათი სიჩქარე და კინეტიკური ენერგია.
გაზის წნევა
მახასიათებლის ისეთი მაკროსკოპული კომპონენტები, როგორიცაა გაზების წნევა, ასევე შეიძლება აიხსნას კინეტიკური თეორიის გამოყენებით. ამისათვის წარმოვიდგინოთ შემდეგი მაგალითი.
ვუშვათ, რომ რაღაც გაზის მოლეკულა არის ყუთში, რომლის სიგრძეა L. გამოვიყენოთ ზემოთ აღწერილი აირის თეორიის დებულებები და გავითვალისწინოთ ის ფაქტი, რომ მოლეკულური სფერო მოძრაობს მხოლოდ x-ის გასწვრივ. -ღერძი. ამრიგად, ჩვენ შევძლებთ დავაკვირდეთ ჭურჭლის (ყუთი) ერთ-ერთ კედელთან ელასტიური შეჯახების პროცესს.
მიმდინარე შეჯახების იმპულსი, როგორც ვიცით, განისაზღვრება ფორმულით: p=mv, მაგრამ ამ შემთხვევაში ეს ფორმულა მიიღებს პროექციის ფორმას: p=mv(x).
რადგან განვიხილავთ მხოლოდ x-ღერძის განზომილებას, ანუ x-ღერძს, იმპულსის მთლიანი ცვლილება გამოიხატება ფორმულით: mv(x) - m(-v(x))=2mv(x).
შემდეგ, განვიხილოთ ჩვენი ობიექტის მიერ განხორციელებული ძალა ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით: F=ma=P/t.
ამ ფორმულებიდან გამოვხატავთ წნევას აირის მხრიდან: P=F/a;
ახლა ჩავანაცვლოთ ძალის გამოხატულება მიღებულ ფორმულაში და მივიღოთ: P=mv(x)^2/L^3.
ამის შემდეგ, ჩვენი დასრულებული წნევის ფორმულა შეიძლება დაიწეროს გაზის მოლეკულების N-ე რიცხვისთვის. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ასე გამოიყურება:
P=Nmv(x)^2/V, სადაც v არის სიჩქარე და V არის მოცულობა.
ახლა შევეცადოთ გამოვყოთ რამდენიმე ძირითადი დებულება გაზის წნევის შესახებ:
- ის ვლინდება მეშვეობითმოლეკულების შეჯახება იმ ობიექტის კედლების მოლეკულებთან, რომელშიც ის მდებარეობს.
- წნევის სიდიდე პირდაპირპროპორციულია ჭურჭლის კედლებზე მოლეკულების ზემოქმედების ძალასა და სიჩქარეზე.
ზოგიერთი მოკლე დასკვნა თეორიაზე
სანამ უფრო შორს წავალთ და განვიხილავთ მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითად განტოლებას, გთავაზობთ რამდენიმე მოკლე დასკვნას ზემოთ მოყვანილი პუნქტებიდან და თეორიიდან:
- მისი ატომებისა და მოლეკულების მოძრაობის საშუალო ენერგიის საზომია აბსოლუტური ტემპერატურა.
- როდესაც ორი განსხვავებული აირი ერთსა და იმავე ტემპერატურაზეა, მათ მოლეკულებს აქვთ იგივე საშუალო კინეტიკური ენერგია.
- გაზის ნაწილაკების ენერგია პირდაპირპროპორციულია საშუალო კვადრატული სიჩქარის: E=1/2mv^2.
- მიუხედავად იმისა, რომ გაზის მოლეკულებს აქვთ საშუალო კინეტიკური ენერგია, შესაბამისად, და საშუალო სიჩქარე, ცალკეული ნაწილაკები მოძრაობენ სხვადასხვა სიჩქარით: ზოგი სწრაფი, ზოგი ნელი.
- რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია მოლეკულების სიჩქარე.
- რამდენჯერ გავზრდით გაზის ტემპერატურას (მაგალითად, ორჯერ), მისი ნაწილაკების მოძრაობის ენერგია იზრდება იმდენჯერ (შესაბამისად, გაორმაგდება).
ძირითადი განტოლება და ფორმულები
მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება საშუალებას გაძლევთ დაადგინოთ კავშირი მიკროსამყაროს სიდიდეებსა და, შესაბამისად, მაკროსკოპულ, ანუ გაზომილ სიდიდეებს შორის.
ერთ-ერთი უმარტივესი მოდელი, რომელიც მოლეკულურ თეორიას შეუძლია განიხილოს, არის იდეალური აირის მოდელი.
შეიძლება ასე თქვაეს არის იდეალური გაზის მოლეკულური კინეტიკური თეორიის მიერ შესწავლილი წარმოსახვითი მოდელი, რომელშიც:
- უმარტივესი აირის ნაწილაკები განიხილება, როგორც იდეალურად ელასტიური ბურთები, რომლებიც ურთიერთქმედებენ როგორც ერთმანეთთან, ასევე ნებისმიერი ჭურჭლის კედლების მოლეკულებთან მხოლოდ ერთ შემთხვევაში - აბსოლუტურად ელასტიური შეჯახება;
- მიზიდულობის ძალები აირის შიგნით არ არსებობს, ან მათი უგულებელყოფა შეიძლება;
- ელემენტები შეიძლება მივიღოთ მატერიალურ წერტილებად, ანუ მათი მოცულობა ასევე შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი.
აირის შიდა სტრუქტურის
ასეთი მოდელის გათვალისწინებით, გერმანელმა დაბადებულმა ფიზიკოსმა რუდოლფ კლაუზიუსმა დაწერა გაზის წნევის ფორმულა მიკრო და მაკროსკოპული პარამეტრების ურთიერთმიმართებით. ასე გამოიყურება:
p=1/3m(0)nv^2.
მოგვიანებით ამ ფორმულას დაერქმევა, როგორც იდეალური აირის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება. ის შეიძლება წარმოდგენილი იყოს რამდენიმე განსხვავებული ფორმით. ახლა ჩვენი მოვალეობაა ვაჩვენოთ ისეთი სექციები, როგორიცაა მოლეკულური ფიზიკა, მოლეკულური კინეტიკური თეორია და, შესაბამისად, მათი სრული განტოლებები და ტიპები. აქედან გამომდინარე, აზრი აქვს ძირითადი ფორმულის სხვა ვარიაციების განხილვას.
ჩვენ ვიცით, რომ გაზის მოლეკულების მოძრაობის დამახასიათებელი საშუალო ენერგია შეიძლება მოიძებნოს ფორმულის გამოყენებით: E=m(0)v^2/2.
ამ შემთხვევაში, ჩვენ შეგვიძლია შევცვალოთ გამოხატულება m(0)v^2 საწყისი წნევის ფორმულაში საშუალო კინეტიკური ენერგიით. ამის შედეგად გვექნება შესაძლებლობა შევადგინოთ აირების მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება შემდეგი სახით: p=2/3nE.
გარდა ამისა, ჩვენ ყველამ ვიცით, რომ გამოხატულება m(0)n შეიძლება დაიწეროს როგორც ორი კოეფიციენტის ნამრავლი:
მ/NN/V=m/V=ρ.
ამ მანიპულაციების შემდეგ, ჩვენ შეგვიძლია გადავიწეროთ ჩვენი ფორმულა იდეალური აირის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის განტოლებისთვის მესამე, განსხვავებული ფორმით:
p=1/3ρv^2.
აბა, ალბათ ეს არის ყველაფერი რაც თქვენ უნდა იცოდეთ ამ თემაზე. რჩება მხოლოდ მოკლე (და არა) დასკვნების სახით მიღებული ცოდნის სისტემატიზაცია.
ყველა ზოგადი დასკვნა და ფორმულა თემაზე "მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია"
მაშ, დავიწყოთ.
პირველი:
ფიზიკა არის ფუნდამენტური მეცნიერება, რომელიც შედის ბუნებისმეტყველების კურსში, რომელიც შეისწავლის მატერიისა და ენერგიის თვისებებს, მათ სტრუქტურას, არაორგანული ბუნების ნიმუშებს.
ის მოიცავს შემდეგ განყოფილებებს:
- მექანიკა (კინემატიკა და დინამიკა);
- სტატიკური;
- თერმოდინამიკა;
- ელექტროდინამიკა;
- მოლეკულური განყოფილება;
- ოპტიკა;
- კვანტებისა და ატომის ბირთვის ფიზიკა.
მეორე:
ნაწილაკების ფიზიკა და თერმოდინამიკა მჭიდროდ დაკავშირებული დარგებია, რომლებიც სწავლობენ ფიზიკური სისტემების მთლიანი რაოდენობის ექსკლუზიურად მაკროსკოპულ კომპონენტს, ანუ სისტემებს, რომლებიც შედგება ელემენტარული ნაწილაკების დიდი რაოდენობით.
ისინი ეფუძნება მოლეკულურ კინეტიკურ თეორიას.
მესამე:
საქმის არსი ეს არის. მოლეკულური კინეტიკური თეორია დეტალურად აღწერს ნივთიერების სტრუქტურას (უფრო ხშირად აირების სტრუქტურას, ვიდრე მყარი).და თხევადი სხეულები), ეფუძნება სამ ფუნდამენტურ დაშვებას, რომლებიც შეგროვდა გამოჩენილი მეცნიერების ვარაუდებიდან. მათ შორის: რობერტ ჰუკი, ისააკ ნიუტონი, დანიელ ბერნოული, მიხაილ ლომონოსოვი და მრავალი სხვა.
მეოთხე:
მოლეკულური კინეტიკური თეორიის სამი ძირითადი პრინციპი:
- ყველა ნივთიერებას (მიუხედავად იმისა, არის თუ არა ისინი თხევადი, მყარი თუ აირისებრი) აქვს რთული სტრუქტურა, რომელიც შედგება პატარა ნაწილაკებისგან: მოლეკულებისგან და ატომებისგან.
- ყველა ეს მარტივი ნაწილაკი უწყვეტ ქაოტურ მოძრაობაშია. მაგალითი: ბრაუნის მოძრაობა და დიფუზია.
- ყველა მოლეკულა ნებისმიერ პირობებში ურთიერთქმედებს ერთმანეთთან გარკვეული ძალებით, რომლებსაც აქვთ ელექტრული ქანები.
მოლეკულური კინეტიკური თეორიის თითოეული ეს დებულება მყარი საფუძველია მატერიის სტრუქტურის შესწავლაში.
მეხუთე:
მოლეკულური თეორიის რამდენიმე ძირითადი პუნქტი აირის მოდელისთვის:
- ყველა აირი შედგება ელემენტარული ნაწილაკებისგან, რომლებსაც არ აქვთ გარკვეული ზომა, მაგრამ აქვთ გარკვეული მასა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ამ ნაწილაკების მოცულობა მინიმალურია მათ შორის მანძილებთან შედარებით.
- ატომებსა და აირების მოლეკულებს პრაქტიკულად არ აქვთ პოტენციური ენერგია, შესაბამისად, მათი ჯამური ენერგია კინეტიკურის ტოლია.
- ჩვენ უკვე გავეცანით ამ პოზიციას ადრე - ბრაუნის მოძრაობა. ანუ, გაზის ნაწილაკები ყოველთვის უწყვეტ და შემთხვევით მოძრაობაში არიან.
- ატომებისა და აირების მოლეკულების აბსოლუტურად ყველა ურთიერთშეჯახება, რომელსაც თან ახლავს სიჩქარისა და ენერგიის შეტყობინება, სრულიად ელასტიურია. Ეს არისნიშნავს, რომ შეჯახების დროს არ არის ენერგიის დაკარგვა ან მკვეთრი ნახტომი მათ კინეტიკურ ენერგიაში.
- ნორმალურ პირობებში და მუდმივ ტემპერატურაზე, თითქმის ყველა აირის საშუალო კინეტიკური ენერგია ერთნაირია.
მეექვსე:
დასკვნა გაზების თეორიიდან:
- აბსოლუტური ტემპერატურა არის მისი ატომებისა და მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიის საზომი.
- როდესაც ორი განსხვავებული აირი ერთსა და იმავე ტემპერატურაზეა, მათ მოლეკულებს აქვთ იგივე საშუალო კინეტიკური ენერგია.
- გაზის ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგია პირდაპირპროპორციულია ფესვის საშუალო კვადრატული სიჩქარის: E=1/2mv^2.
- მიუხედავად იმისა, რომ გაზის მოლეკულებს აქვთ საშუალო კინეტიკური ენერგია, შესაბამისად, და საშუალო სიჩქარე, ცალკეული ნაწილაკები მოძრაობენ სხვადასხვა სიჩქარით: ზოგი სწრაფი, ზოგი ნელი.
- რაც უფრო მაღალია ტემპერატურა, მით უფრო მაღალია მოლეკულების სიჩქარე.
- რამდენჯერ გავზრდით აირის ტემპერატურას (მაგალითად, ორჯერ), ამდენჯერ იზრდება მისი ნაწილაკების საშუალო კინეტიკური ენერგიაც (შესაბამისად, ორჯერ).
- კავშირი გაზის წნევას ჭურჭლის კედლებზე, რომელშიც ის მდებარეობს და მოლეკულების ზემოქმედების ინტენსივობას შორის ამ კედლებზე პირდაპირპროპორციულია: რაც მეტი ზემოქმედება, მით მეტია წნევა და პირიქით..
მეშვიდე:
იდეალური გაზის მოდელი არის მოდელი, რომელშიც უნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგი პირობები:
- გაზის მოლეკულებს შეუძლიათ და განიხილება როგორც იდეალურად ელასტიური ბურთები.
- ამ ბურთებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება ერთმანეთთან და ნებისმიერი კედელთანხომალდი მხოლოდ ერთ შემთხვევაში - აბსოლუტურად ელასტიური შეჯახება.
- ის ძალები, რომლებიც აღწერს ორმხრივ ბიძგს ატომებსა და გაზის მოლეკულებს შორის, არ არსებობს ან შეიძლება რეალურად იყოს უგულებელყოფილი.
- ატომები და მოლეკულები განიხილება მატერიალურ წერტილებად, ანუ მათი მოცულობა ასევე შეიძლება უგულებელყო.
მერვე:
მოდით მივცეთ ყველა ძირითადი განტოლება და ვაჩვენოთ ფორმულები თემაში "მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია":
p=1/3m(0)nv^2 - იდეალური გაზის მოდელის ძირითადი განტოლება, მიღებული გერმანელი ფიზიკოსის რუდოლფ კლაუზიუსის მიერ.
p=2/3nE - იდეალური აირის მოლეკულურ-კინეტიკური თეორიის ძირითადი განტოლება. მიღებულია მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიისგან.
р=1/3ρv^2 - იგივე განტოლება, მაგრამ განიხილება იდეალური აირის მოლეკულების სიმკვრივისა და ფესვის საშუალო კვადრატული სიჩქარის მიხედვით.
m(0)=M/N(a) - ფორმულა ერთი მოლეკულის მასის საპოვნელად ავოგადროს რიცხვით.
v^2=(v(1)+v(2)+v(3)+…)/N - ფორმულა მოლეკულების საშუალო კვადრატული სიჩქარის საპოვნელად, სადაც v(1), v(2), v (3) და ასე შემდეგ - პირველი მოლეკულის სიჩქარე, მეორე, მესამე და ასე შემდეგ n-ე მოლეკულამდე.
n=N/V - ფორმულა მოლეკულების კონცენტრაციის საპოვნელად, სადაც N არის მოლეკულების რაოდენობა გაზის მოცულობაში მოცემულ V მოცულობამდე.
E=mv^2/2=3/2kT - ფორმულები მოლეკულების საშუალო კინეტიკური ენერგიის საპოვნელად, სადაც v^2 არის მოლეკულების საშუალო კვადრატული სიჩქარე, k არის მუდმივი მნიშვნელობა დაარქვეს ლუდვიგ ბოლცმანის ავსტრიის ფიზიკის პატივსაცემად და T არის გაზის ტემპერატურა.
p=nkT - წნევის ფორმულა კონცენტრაციის თვალსაზრისით, მუდმივიბოლცმანი და აბსოლუტური ტემპერატურა T. მისგან გამომდინარეობს კიდევ ერთი ფუნდამენტური ფორმულა, რომელიც აღმოაჩინეს რუსმა მეცნიერმა მენდელეევმა და ფრანგმა ფიზიკოსმა-ინჟინერმა კლაიპერონმა:
pV=m/MRT, სადაც R=kN(a) არის უნივერსალური მუდმივი გაზებისთვის.
ახლა ვაჩვენოთ მუდმივები სხვადასხვა იზოპროცესებისთვის: იზობარული, იზოქორული, იზოთერმული და ადიაბატური.
pV/T=const - შესრულებულია, როდესაც აირის მასა და შემადგენლობა მუდმივია.
рV=const - თუ ტემპერატურა ასევე მუდმივია.
V/T=const - თუ გაზის წნევა მუდმივია.
p/T=const - თუ მოცულობა მუდმივია.
ალბათ ეს არის ყველაფერი რაც თქვენ უნდა იცოდეთ ამ თემაზე.
დღეს ჩვენ ჩავუღრმავდით ისეთ მეცნიერულ სფეროს, როგორიცაა თეორიული ფიზიკა, მისი მრავალი განყოფილება და ბლოკი. უფრო დეტალურად, ჩვენ შევეხეთ ფიზიკის ისეთ სფეროს, როგორიცაა ფუნდამენტური მოლეკულური ფიზიკა და თერმოდინამიკა, კერძოდ, მოლეკულურ-კინეტიკური თეორია, რომელიც, როგორც ჩანს, არ წარმოადგენს რაიმე სირთულეს საწყის შესწავლაში, მაგრამ სინამდვილეში აქვს მრავალი ხარვეზი.. ის აფართოებს ჩვენს გაგებას იდეალური გაზის მოდელის შესახებ, რომელიც ჩვენ ასევე დეტალურად შევისწავლეთ. გარდა ამისა, აღსანიშნავია, რომ ჩვენ ასევე გავეცანით მოლეკულური თეორიის ძირითად განტოლებებს მათ სხვადასხვა ვარიაციებში და ასევე განვიხილეთ ყველა ყველაზე საჭირო ფორმულა ამ თემაზე გარკვეული უცნობი სიდიდის საპოვნელად.ეს განსაკუთრებით გამოგადგებათ წერისთვის მომზადებისას. ნებისმიერი ტესტი, გამოცდა და ტესტი, ან გააფართოვოს ფიზიკის ზოგადი ხედვა და ცოდნა.
ვიმედოვნებთ, რომ ეს სტატია თქვენთვის სასარგებლო იყო და თქვენ ამოიღეთ მისგან მხოლოდ ყველაზე საჭირო ინფორმაცია, გააძლიერეთ თქვენი ცოდნა თერმოდინამიკის ისეთ საყრდენებში, როგორიცაა მოლეკულური კინეტიკური თეორიის ძირითადი დებულებები.
