- Молекулярно-кинетическая теория
-
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: 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
История теории
Первым опровержением теории послужила теория М. В. Ломоносова[1][2]. Ломоносов опытным путём опроверг теории о теплороде и флогистоне, подготовив тем самым, молекулярно-кинетическую теорию XIX века Рудольфа Клаузиуса, Людвига Больцмана и Джеймса Максвелла.
Основное уравнение МКТ
Проверить информацию. Необходимо проверить точность фактов и достоверность сведений, изложенных в этой статье.
На странице обсуждения должны быть пояснения., где k является постоянной Больцмана (отношение универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро NA), i — число степеней свободы молекул (
в большинстве задач про идеальные газы, где молекулы предполагаются сферами малого радиуса, физическим аналогом которых могут служить инертные газы), а T - абсолютная температура.
Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) газовой системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).
Вывод основного уравнения МКТ
Пусть имеется кубический сосуд с ребром длиной
и одна частица массой
в нём.
Обозначим скорость движения
, тогда перед столкновением со стенкой сосуда импульс частицы равен
, а после —
, поэтому стенке передается импульс
. Время, через которое частица сталкивается с одной и той же стенкой, равно
.
Отсюда следует:
Так как давление
, следовательно сила
Подставив, получим:
Преобразовав:
Так как рассматривается кубический сосуд, то
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, используя то, что
, а
, имеем
.
Уравнение среднеквадратичной скорости молекулы
Уравнение среднеквадратичной скорости молекулы легко выводится из основного уравнения МКТ для одного моля газа.
,
, где
— молярная масса газа
Отсюда окончательно
См. также
Примечания
Литература
- Кинетическая теория газов // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Гиршфельд Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. М., 1961 Френкель Я.И. Кинетическая теория жидкостей. Л., 1975 Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. М., 1976
Для улучшения этой статьи по физике желательно?: - Переработать оформление в соответствии с правилами написания статей.
- Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.
Категории:- Статистическая физика
- Михаил Васильевич Ломоносов
Wikimedia Foundation. 2010.