Основные положения МКТ. Масса и размер молекул. Количество вещества. Молекулярная физика
- Подробности
- Обновлено 07.10.2018 21:04
- Просмотров: 1193
МКТ — это просто!
«Ничто не существует, кроме атомов и пустого пространства …» — Демокрит
«Любое тело может делиться до бесконечности» — Аристотель
Основные положения молекулярно-кинетической теории (МКТ)
Цель МКТ — это объяснение строения и свойств различных макроскопических тел и тепловых явлений, в них протекающих, движением и взаимодействием частиц, из которых состоят тела.
Макроскопические тела — это большие тела, состоящие из огромного числа молекул.
Тепловые явления — явления, связанные с нагреванием и охлаждением тел.
Основные утверждения МКТ
1. Вещество состоит из частиц (молекул и атомов).
2. Между частицами есть промежутки.
3. Частицы беспорядочно и непрерывно движутся.
4. Частицы взаимодействуют друг с другом (притягиваются и отталкиваются).
Подтверждение МКТ:
1. экспериментальное
— механическое дробление вещества; растворение вещества в воде; сжатие и расширение газов; испарение; деформация тел; диффузия; опыт Бригмана: в сосуд заливается масло, сверху на масло давит поршень, при давлении 10 000 атм масло начинает просачиваться сквозь стенки стального сосуда;
— диффузия; броуновское движение частиц в жидкости под ударами молекул;
— плохая сжимаемость твердых и жидких тел; значительные усилия для разрыва твердых тел; слияние капель жидкости;
2. прямое
— фотографирование, определение размеров частиц.
Броуновское движение
Броуновское движение — это тепловое движение взвешенных частиц в жидкости (или газе).
Броуновское движение стало доказательством непрерывного и хаотичного (теплового) движения молекул вещества.
— открыто английским ботаником Р. Броуном в 1827 г.
— дано теоретическое объяснение на основе МКТ А. Эйнштейном в 1905 г.
— экспериментально подтверждено французским физиком Ж. Перреном.
Масса и размеры молекул
Размеры частиц
Диаметр любого атома составляет около 
см.
Число молекул в веществе
где V — объем вещества, Vo — объем одной молекулы
Масса одной молекулы
где m — масса вещества,
N — число молекул в веществе
Единица измерения массы в СИ: [m]= 1 кг
В атомной физике массу обычно измеряют в атомных единицах массы (а.е.м.).
Условно принято считать за 1 а.е.м. :
Относительная молекулярная масса вещества
Для удобства расчетов вводится величина — относительная молекулярная масса вещества.
Массу молекулы любого вещества можно сравнить с 1/12 массы молекулы углерода.
где числитель — это масса молекулы, а знаменатель — 1/12 массы атома углерода
— это величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения
Относительная атомная масса химического элемента
где числитель — это масса атома, а знаменатель — 1/12 массы атома углерода
— величина безразмерная, т.е. не имеет единиц измерения
Относительная атомная масса каждого химического элемента дана в таблице Менделеева.
Другой способ определения относительной молекулярной массы вещества
Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав молекулы вещества.
Относительную атомную массу любого химического элемента берем из таблицы Менделеева!)
Количество вещества
Количество вещества (ν) определяет относительное число молекул в теле.
где N — число молекул в теле, а Na — постоянная Авогадро
Единица измерения количества вещества в системе СИ: [ν]= 1 моль
1 моль — это количество вещества, в котором содержится столько молекул (или атомов), сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.
Запомни!
В 1 моле любого вещества содержится одинаковое число атомов или молекул!
Но!
Одинаковые количества вещества для разных веществ имеют разную массу!
Постоянная Авогадро
Число атомов в 1 моле любого вещества называют числом Авогадро или постоянной Авогадро:
Молярная масса
Молярная масса (M) — это масса вещества, взятого в одном моле, или иначе — это масса одного моля вещества.
где
— масса молекулы
— постоянная Авогадро
Единица измерения молярной массы: [M]=1 кг/моль.
Формулы для решения задач
Эти формулы получаются в результате подстановки вышерассмотренных формул.
Масса любого количества вещества
и формула для 7 класса
Количество вещества
Число молекул в веществе
Молярная масса
Масса одной молекулы
Связь между относительной молекулярной массой и молярной массой
Молекулярная физика. Термодинамика — Класс!ная физика
Основные положения МКТ. Масса и размер молекул. Количество вещества. —
Взаимодействие молекул. Строение твердых тел, жидкостей и газов. —
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. —
Температура. Тепловое равновесие. Абсолютная шкала температур. —
Уравнение состояния идеального газа. —
Изопроцессы. Газовые законы. —
Взаимные превращения жидкостей и газов. Влажность воздуха. —
Твердые тела. Кристаллические тела. Аморфные тела.
1. Как надо решать задачи по физике.
Чтобы
правильно и осмысленно решать задачи по физике, необходимо следовать алгоритму:
Алгоритм
«Решение задач по физике»
1. Внимательно прочитайте условие
задачи.
2. Установите о каком (их) физических
явлениях идёт речь в задаче.
3. Вспомните основные количественные и
качественные закономерности, объясняющие это (и) явление.
4. Определите, что требуется найти в
задаче.
5. Установите, какие физические величины
даны в задаче. Не забудьте о табличных величинах.
Примечание: Иногда использование
табличных величин зашифровано текстовой информацией:
—определить
массу молекулы азота,
—найти
количества вещества в массе алюминия.
6. Переведите, если этого необходимо,
физические величины в систему СИ (стандартные единицы измерения)
7. Определите какую (ие) количественную
(ые) зависимость (и) надо использовать в решение. Для этого лучше всего
определить количественные зависимости, куда входит искомая физическая величина,
а также данные физических величин по условию задачи.
8. Использовать преобразования в
физических формулах, получите окончательную расчётную формулу.
Примечание: при проверке правильности полученной формулы используйте размерность
физической величины.
Например: Если мы должны найти силу F, то в результате сокращения размерности должны получить H (Ньютон), если получить, что-то
другое, значит, формула получена не верно.
9. Выполните вычисления по полученной
формуле.
10.
Запишите
ответ задачи.
Примечание: Иногда, для успешного решения задачи требуется выполнить чертёж. Помните
о том, что правильно выполнит чертёж, помогает в решение задач, это 50% вашего
успеха.
2. Основы
молекулярно-кинетической теории.
2.1 Основные понятия и закономерности.
В
основе молекулярно-кинетической теории строения вещества лежат три утверждения:
вещество состоит из частиц; эти частицы беспорядочно движутся; частицы
взаимодействуют друг с другом.
Относительно молекулярной (или атомной) массой вещества Мr называют отношение массы молекулы
(или атома) m
данного вещества к 
массы атома углерода m
: Mr =
В
Международной системе единиц количество вещества выражают в молях. Один
моль- это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или
атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012
кг.
Значит, в 1 моле любого вещества содержится одно и то же
число атомов или молекул. Это число атомов обозначают N
и называют постоянной Авогадро в честь итальянского учёного.
Между молярной массой Μ и
относительной молекулярной массой Mr существует
следующая связь:
M=Mr⋅10−3
Следующей основной физической
величиной в МКТ будет – количество вещества. Количество вещества,
содержащегося в теле, определяется числом молекул (или атомов) в этом теле. Поскольку число молекул в макроскопических телах очень
велико, для определения количества вещества в теле сравнивают число молекул в
нем с числом атомов в 0,012 кг изотопа углерода 126C.
Единица количества вещества называется молем (моль).
Обозначают количесвта вещества – ν.
Количество
вещества ν определяется как отношение числа N частиц
(молекул) вещества к постоянной Авогадро NА:
ν = N/ NА = mM
Зная массу вещества и его молярную массу М, можно найти число молей (количество вещества)
N=νNA=mMNA.
Зная
молярную массу и постоянную Авогадро, можно рассчитать массу одной молекулы: m0=MNA=mN.
Броуновское
движение-это тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц.
Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо
мало. p
Это основное уравнение
молекулярно-кинетической теории. p
[1]
2.2. Решение
задач
Задача 1. Какое количество вещества содержится в алюминиевой отливке массой 5,4
кг?[2]
Дано СИ
Решение
M(Al)=27
моль
m (Al)=5,4 кг
.
-?
Ответ: 200 моль.
Задача 2. Какой объем занимает 100 моль ртути?
Дано СИ Решение
(Hg)=100 моль V=
Подставим 
в первую формулу
(Hg)=13.6·10
V=
=1,5 ·10
м
M(Hg)=201
V-? Ответ: 1,5·10или 1,5
л.
Задача 3. Чему равно число молекул в 10
г. кислорода?
Дано СИ Решение
m (O
)=10 г. 0,01кг. 
(1)(2) =>
M(O) =32·10
Выразим N;
получаем 
Na=6.02·10
моль
N=
1,88·10 молекул
N-?
Ответ: 1,88*10молекул
Задача 4. На изделие, поверхность которого 50 см
,
нанесен слой меди толщиной 2 мкм. Сколько атомов меди содержится в покрытии?
Дано СИ Решение
N= , но масса цинка не
известна.
S=50 cм 
Найдём массу цинка через объём и плотность.
, объём найдём, зная площадь поверхности
Na=6.02*10моль
и толщину слоя V=Sh=>m=Sh
Подставим в начальную формулу
N-?
N=
молекул
Ответ: молекул
Задача 5. Определите
сколько молекул воды в объёме 2л.
Дано СИ
Решение
V=2л.
2*10
N=
, масса воды неизвестна.
Na=6.02*10
Найдём массу воды через объём и
плотность. m=
N=
N-?
Ответ:
Задача 6.
Находившаяся в стакане воде массой 0,5
кг. полностью испарилась за 30 суток. Сколько в среднем молекул воды вылетало
с её поверхности за 1с?
Дано
СИ Решение
m(H
)=0.5 кг. N
=
Чтобы найти число молекул, испаряющихся за
t=30 суток 2,592·10
с. 1сек. — N, необходимо всё число молекул разделить
t=1с
на время, за которое они испарились.
=18·10
.
N= (2).
Подставим(2)
(1) и учтем время в секундах.
N-?
N
Ответ:
Задача 7. В озеро, имеющее среднюю глубину 10м и площадь поверхности 20 км, бросили кристаллик поваренной соли
массой 0,01г. Сколько молекул этой соли оказалось бы в наперстке воды объемом
2 см, зачерпнутой из озера, если полагать, что
соль, растворившись, равномерно распределилась во всем объеме воды?
Дано
СИ Решение
h=10м Чтобы
найти N. Необходимо найти объем озера V ,
кол-во
S=20 км
2·10
частиц соли N V=hS(1); N=
; N
m=0.01 г 10
Подставим (1) и (2) в (3) 
V=2 см
2·10
Na=6.02·10
N
-?
Ответ:6,02·10
Задача 8. Каково давление кислорода, если средняя
квадратичная скорость его молекул 600
, а его плотность 1,54
?
Дано СИ Решение
Отразим на произведение m
Следовательно, 
Р
-? 
Ответ:1,848*10
Задача 9. Какова средняя квадратичная скорость движения молекул газа, если
имея массу 8 кг, он занимает объем 10 м
при
давлении 250 кПа?
Дано СИ Решение
m=8кг
Рассмотрим n -концентрация n= 
V=10 м
Следовательно, 
2,5*10
Выразим V из этого уравнения поэтапно:
V-? 
1. Умножим первую и правую части
на 3V: 3РV=mV
2. Разделим первую и вторую часть на m: V 
3. Возьмем квадратичный корень из первой и второй части.
V=
V=
Ответ: 306 м/с
Задача 10. Найти концентрацию молекул кислорода, если
давление его 0,3 МПа, а средняя квадратичная скорость молекул равна 900
Дано CИ Решение
V=900
(1) 
. Выразим n из уравнения (1). n=
3*10 
Мы не знаем массу m
-массу молекулы кислорода.
Для этого
воспользуемся малярной массой кислорода
Na=6,02*10 
n-? n=
Ответ:
Задача 11. Найти среднюю кинетическую энергию молекулы одноатомного газа при
давлении 30 кПа. Концентрация молекул газа при указанном давление 5*10
.
Дано СИ Решение
P=30 кПа 3*10
Па Р=
Eк 
E
N=5*10
Е
-?
Ответ:9*10
Содержание
- — Как найти число молекул в физике?
- — Как найти число молекул в нормальных условиях?
- — Как можно вычислить концентрацию молекул газа?
- — Как можно рассчитать число молекул в теле?
- — Как определить число молекул кислорода?
- — Как определить число молекул и атомов?
- — Как определить количество вещества в физике?
- — Что означает буква N в химии?
- — Как читается закон Авогадро?
- — Как найти число молекул в единице объема?
- — Чему равно N А?
- — Как найти концентрацию вещества формула?
- — Что такое концентрации молекулы?
- — Чему равна концентрация?
Как найти число молекул в физике?
N = A – Z, где N — кол-во нейтронов, A — атомная масса элемента, Z — кол-во протонов.
Как найти число молекул в нормальных условиях?
при нормальных условиях . Пояснение: Если дан объем и надо найти число молекул при Н. У. , то находим по формуле : n = N/V ⇒ N = n * V.
Как можно вычислить концентрацию молекул газа?
Концентрация молекул – это физическая величина, равная числу молекул, содержащихся в единице объема. Единицы измерения в системе СИ: [n] = 1/м3. N — число молекул; V – объем, м3.
Как можно рассчитать число молекул в теле?
Приняв молярную массу вещества человеческого тела М = 20 гмоль, рассчитать количества вещества по формуле: v = m ср / М 4. Используя эти данные, рассчитать число молекул в теле человека N из формулы v = N / NA.
Как определить число молекул кислорода?
Для нахождения количества вещества пользуются формулами ν=N/NА=m/M. Отсюда можно выразить соотношение и найти число молекул кислорода в известной массе вещества: N=NA·m/M, где NA – постоянная Авогадро (6,02∙1023 моль-1), m – масса вещества, М – молярная масса. M(О2) = 2∙Аr(О) = 2∙16 = 32 г/моль.
Как определить число молекул и атомов?
Чтобы найти количество атомов в веществе, определите, что это за вещество. Затем найдите его массу и молярную массу. После чего отношение массы и молярной массы умножьте на число Авогадро, которое равно 6,022*1023.
Как определить количество вещества в физике?
Количество вещества можно определить как отношение числа структурных частиц к числу частиц в одном моле вещества. Например, количество вещества, которое соответствует 3*1023 атомов железа можно легко рассчитать по этой формуле.
Что означает буква N в химии?
Число частиц (атомов, молекул, протонов, электронов и т. … Химическое количество вещества — физическая величина, пропорциональная числу частиц, содержащихся в данной порции вещества. Обозначается буквой n . Единица измерения — моль.
Как читается закон Авогадро?
n = V/Vm, где V – объём газа, Vm – молярный объём, n – количество вещества, измеряемое в молях.
Как найти число молекул в единице объема?
Для V=1 n = P/RT. N {Число молекул} = Na*n = NaP/RT.
Чему равно N А?
NA = 6,022 141 29(27)⋅1023 моль−1. Значение числа Авогадро, рекомендованное CODATA в 2014 году, составляло: NA = 6,022 140 857(74)⋅1023 моль
Как найти концентрацию вещества формула?
Молярная концентрация (СМ) – это отношение количества вещества (ν, моль) к объему раствора (V, литр), в котором это вещество содержится. Определяется по формуле: СМ= ν / V, (моль/л). Величина молярной концентрации показывает, сколько моль вещества содержится в 1 литре раствора.
Что такое концентрации молекулы?
Концентрация молекул Концентрация молекул n — число молекул в единице объема.
Чему равна концентрация?
Концентрация – это относительное количество растворенного вещества в растворе. Помимо процентной концентрации, часто удобно пользоваться МОЛЯРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ. Молярная концентрация С – это отношение количества растворенного вещества v (в молях) к объему раствора V в литрах. Единица молярной концентрации – моль/л.
Интересные материалы:
Как вести складской учет в 1с?
Как вежливо закончить письмо на французском?
Как визуально определить силу ветра?
Как включить айфон после разрядки?
Как включить английский Youtube?
Как включить боковую панель на самсунге а51?
Как включить диктовку в гугл докс?
Как включить диспетчер устройств?
Как включить диспетчер задач горячие клавиши?
Как включить Эмодзи на клавиатуре Самсунг?
Недавно
мы говорили о размерах молекул и выяснили, что они очень малы. Как вы
понимаете, измерять массу молекул в обычных единицах массы, таких как
килограммы или граммы, крайне неудобно. Поэтому люди придумали относительную
молекулярную массу. Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества —
это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.
Дело
в том, что углерод входит в множество веществ, и по международному соглашению
было решено использовать углеродную шкалу атомных масс. Нетрудно догадаться,
что относительная молекулярная масса — это безразмерная величина, поскольку
она показывает во сколько раз масса данной молекулы (или атома) больше массы
одной двенадцатой атома углерода. Тем не менее, молекулярную массу
условились измерять в атомных единицах массы (а. е. м.).
Относительные
массы всех химических элементов измерены с высокой точностью, и их можно найти
в таблице Менделеева.
Например,
относительная атомная масса водорода равна 1, относительная атомная масса гелия
равна 4 и так далее.
Зная
атомные массы можно вычислить и молекулярную массу. Например, относительная
молекулярная масса соляной кислоты равна
Аналогичным
способом можно вычислить массы других молекул. Например, молекула серной кислоты
состоит из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода.
Таким образом, относительная молекулярная масса серной кислоты равна .
Еще
одно понятие, с которым необходимо ознакомиться при изучении
молекулярно-кинетической теории — это количество вещества. Можно,
конечно, определить количество вещества, как количество молекул, содержащихся в
данном теле. Но, как мы уже убедились, это количество просто огромно для любого
макроскопического тела, поэтому нам снова нужно ввести специальную величину.
Эта величина так и называется «количество вещества» и обозначается буквой ν.
Единицей измерения количества вещества является моль: .
1
моль — это количество вещества, в котором содержится столько же молекул или
атомов, сколько содержится атомов в 12 г углерода.
Это
число было определено Амедео Авогадро еще в 19 веке. Один моль любого вещества
содержит 6,02 х 1023 молекул. Это число называется числом
Авогадро или постоянной Авогадро.
Таким
образом, зная число молекул в теле, можно определить количество вещества:
С
постоянной Авогадро связана и другая величина, которая называется молярной
массой — это масса данного вещества, взятого в количестве 1 моль.
Исходя
из этого, можно заключить, что молярная масса вещества равна .
Как
видно из этого уравнения, молярная масса измеряется .
Заметим, что массу любого вещества можно представить, как произведение массы
молекулы этого вещества и количества молекул, содержащегося в данном веществе:
Тогда
можно записать:
Необходимо
отметить, что молярную массу можно также взять из таблицы Менделеева, как и
молекулярную массу. Они численно равны, но следует понимать, что они обозначают
различные величины, а потому измеряются в различных единицах измерения. В
таблице Менделеева молярная масса указана в г/моль, поэтому нельзя забывать
переводить её в кг/моль при решении задач по физике.
Пример
решения задачи.
Задача
1. Определите
массу 3 моль углекислого газа.
Как найти количество молекул в веществе
Количество молекул в веществе измерить обычными методами практически невозможно. Это связанно с тем, что молекула вещества слишком мала для того, чтобы ее увидеть. Поэтому количество молекул в данной массе вещества рассчитывается с помощью специальных формул.
Вам понадобится
- — периодическая таблица химических элементов;
- — весы;
- — калькулятор.
Инструкция
Зная такую величину, как количество вещества ν, найдите число молекул в нем. Для этого количество вещества, измеренное в молях, умножьте на постоянную Авогадро (NА=6,022∙10^23 1/моль), которая равна числу молекул в 1 моле вещества N=ν/ NА. Например, если имеется 1,2 моль поваренной соли, то в ней содержится N=1,2∙6,022∙10^23 ≈7,2∙10^23 молекул.
Если известна химическая формула вещества, с помощью периодической таблицы элементов найдите его молярную массу. Для этого по таблице найдите относительные атомные массы атомов, из которых состоит молекула, и сложите их. В результате получите относительную молекулярную массу вещества, которая численно равна его молярной массе в граммах на моль. Затем, на весах измерьте массу исследуемого вещества в граммах. Чтобы найти количество молекул в веществе, умножьте массу вещества m на постоянную Авогадро (NА=6,022∙10^23 1/моль) и поделите результат на молярную массу M (N=m∙ NА/M).
Пример Определите количество молекул, которое содержится в 147 г серной кислоты. Найдите молярную массу серной кислоты. Ее молекула состоит из 2-х атомов водорода одного атома серы и 4-х атомов кислорода. Их атомные массы равны 1, 32 и 16. Относительная молекулярная масса равна 2∙1+32+4∙16=98. Она равна молярной массе, поэтому М=98 г/моль. Тогда количество молекул, содержащихся в 147 г серной кислоты, будет равно N=147∙6,022∙10^23/98≈9∙10^23 молекул.
Чтобы найти количество молекул газа в нормальных условиях при температуре 0ºС и давлении 760 мм рт. столба, найдите его объем. Для этого измеряйте или высчитайте объем емкости V, в которой он находится в литрах. Чтобы найти количество молекул газа поделите этот объем на 22,4 л (объем одного моля газа в нормальных условиях), и умножьте на число Авогадро (NА=6,022∙10^23 1/моль) N= V∙ NА/22,4.
Источники:
- как определить количество молекул
Войти на сайт
или
Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.