Молекулалық кинетикалық теория

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ ОҚУ – АҒАРТУ МИНИСТРЛІГІ

Алматы қаласы Білім басқармасы

“Алматы технологиялық колледжі” КМҚК

СТУДЕНТТІҢ ӨЗІНДІК ЖҰМЫСЫ

Тақырыбы: Молекулалық кинетикалық теория

Алматы, 2024 ж.

Жоспар:

• Кіріспе
• Негізгі бөлім. Молекулалық кинетикалық теория ұғымы
• Қорытынды
• Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

 Кіріспе:

 Молекулалық кинетикалық теория (МКТ) – газдардың қасиеттерін олардың молекулаларының қозғалысы мен өзара әрекеттесуі негізінде түсіндіретін физикалық теория. XIX ғасырдың ортасында дамытылған бұл теория газдардың макроскопиялық қасиеттерін, мысалы, қысым, температура және көлем, олардың микроскопиялық қасиеттерімен байланыстыруға мүмкіндік береді.

 МКТ-ның негізінде газ молекулаларының үздіксіз және хаотикалық қозғалыста болатындығы, олардың өзара және контейнер қабырғаларымен серпімді соқтығысатындығы туралы идеялар жатыр. Бұл теория газдар мен басқа да заттардың қасиеттерін түсіндіруде маңызды рөл атқарады және термодинамика мен статистикалық механика сияқты салаларда қолданылады.

 Молекулалық кинетикалық теорияны түсіну газ заңдарын, жылу сыйымдылығын, диффузияны және басқа да физикалық құбылыстарды талдауға көмектеседі. Әсіресе, бұл теория идеал газдардың қасиеттерін жақсы түсіндіреді, дегенмен шынайы газдардың кейбір ерекшеліктерін есепке алу үшін қосымша түзетулер қажет болуы мүмкін.

 МКТ-ның дамуы ғылымның дамуына үлкен үлес қосты және қазіргі заманғы физиканың маңызды бөліктерінің бірін құрайды.

 2. Негізгі бөлім

 Молекулалық кинетикалық теория ұғымы

 ХІХ ғасырдың екінші жартысы мен ХХ ғасырдың басында экспериментік

  негіздеудің нәтижесінде молекулалардың өзара әрекеттесуін және қозғалыстарын сипаттайтын келісті теория молекула-кинетикалық теория жасалды.

 Заттардың құрылысы туралы молекула-кинетикалық теорияның негізгі қағидалары:

 1. Барлық дене (зат) белгілі бір арақашықтықта орналасқан бөлшектерден тұрады (молекула, атом, иондар).

 Тәжірибелік дәлелдеу (негіздеу)

 - заттың ұсақталуы, - заттардың араласуы (диффузия),

 - сұйықтың булануы, - тунелді микроскоптың суретке түсіруі.

 2. Заттың құрамындағы атомдар мен молекулалар үздіксіз хаосты қозғалыста болады.

 3. Бөлшектер арасында молекулалық өзара әсерлер болады (тартылу, тебілу).

 Тәжірибелік негіздеме:

 - Қатты дене пішінінің сақталуы.

 - Бөлшектер белгілі арақашықтықта болуы.

 - Денелердің серпімділігі.

 - Денелердің өңделген беттерінің жабысуы.

 Молекулалық кинетикалық теория (МКТ) — газдардың қасиеттерін түсіндіру үшін қолданылатын физикалық теория. Бұл теория газдардың макроскопиялық қасиеттерін, мысалы, қысым, температура және көлем, олардың микроскопиялық қасиеттерімен байланыстырады. МКТ негізгі принциптері мыналарды қамтиды:

 1. Газ молекулаларының қозғалғыштығы: Газ молекулалары үздіксіз және хаотикалық қозғалыста болады. Олар бір-бірімен және контейнердің қабырғасымен серпімді соқтығысады.

 2. Молекулалар арасындағы қашықтық: Газ молекулалары арасындағы қашықтық олардың өз өлшемдерінен әлдеқайда үлкен. Сондықтан молекулалардың көлемі елеусіз деп есептеледі.

 3. Молекулалар арасындағы өзара әрекеттесу: Молекулалар арасында әсер ететін күштер тек соқтығысу кезінде ғана елеулі. Нәтижесінде, олардың қозғалысы негізінен еркін болады.

 4. Қысымның пайда болуы: Газ қысымы молекулалардың контейнер қабырғасына соқтығысуынан пайда болады. Соқтығысу кезінде молекулалар импульс береді, бұл қабырғаларға күш түсіреді.

 5. Температура және кинетикалық энергия: Газдың температурасы оның молекулаларының орташа кинетикалық энергиясымен тікелей байланысты. Температура артқан сайын молекулалардың кинетикалық энергиясы және жылдамдығы да артады.

 МКТ негізгі теңдеуі — идеал газ заңы, ол мынадай формада жазылады:

 PV = nRT

 Мұндағы, P — газ қысымы, V — көлем, n — молекула саны (немесе молярлық мөлшер), R — газ тұрақтысы, T — температура (Кельвинмен).

 МКТ газдардың негізгі қасиеттерін түсіндіруге және әртүрлі физикалық құбылыстарды болжауға мүмкіндік береді.

 Молекулалы-кинетикалық теорияның негізгі қағидалары:

•  барлық денелер молекулалардан (атомдардан) тұрады;
•  молекулалар үздіксіз бей-берекет қозғалыста болады;
•  молекулалардың (атомдардың) арасында тартылыс күші және тебу күші әсер етеді;
•  заттар бөлінгіш;
•  газдар сығылғыш;

 Дене құрылымының молекулалық кинетикалық теориясы деп барлық денелер жеке бейберекет қозғалыстағы бөлшектерден тұрады деген көзқарас негiзiнде макроскоптық денелердiң қасиеттерi мен жылу процестерiне түсiнiк беретiн iлiмдi айтады.

 Жылулық қозғалыс

 Қатты, сұйық және газ тәрізді денелерде атомдар және  молекулалар қозғалысының ерекшеліктері бар. Қатты денелерде атомдар көрші атомдардың тартылыс-тебу күштері теңесетін нүктелердің маңайында ретсіз тербеліп тұрады. Сұйықтарда қатты денелердегідей атомдар және молекулалар өзара тепе-тендік нүктелер маңайында ретсіз тербеледі, бірақ айрықша олар орындарын өзара ауыстырып отырады. Газ тәрізді күйде болған заттың атомдар мен молекулаларының ретсіз қозғалысы шектелмеген. Қай молекула болсын басқа молекуламен немесе қабырғамен соқтығыс қанша еркін қозғала алады. Зат атомдарының және молекулаларының ретсіз қозғалысы жылулық қозғалыс деп аталады.

 Молекулалы-кинетикалық теорияның эксперименттік негіздеуі

 Бөлек молекулалар немесе атомдар тікелей байқалатын және жылдамдықтары өлшенетін тәжірибелер молекулалы-кинетикалық теорияны растайтын шешуші дәлелдер болып саналады.

 Броундық қозғалыс

 Сұйық немесе газда орналасқан ұсақ қатты бөлшектердің ретсіз қозғалысын алғашқы рет 1827 жылы микроскоп арқылы ағылшын ботанигі Р. Броун байқаған. Бұл құбылыс броундық қозғалыс деп аталады.

 Ұсақ бөлшектердің броундық қозғалысты молекулалы-кинетикалық теория ретсіз қозғалған молекулалардың кездейсоқ соққыларының нәтижесі деп түсіндірді.

 1905 жылы А. Эйнштейн молекулалы-кинетикалық теорияның негізінде броундық қозғалыстың теориясын жасады. Оның есептеуінше, броундық бөлшектің ретсіз қозғалысындағы ығысуының орташа квадраты осы ығысу уақыт аралығына және заттың температурасына тура пропорционал.

 Француз физигі Жан Перрен 1908-1911 жылдары броундық қозғалысты зерттейтін жан-жақты эксперименттер өткізді.

 Молекулалардың жылдамдықтар бойынша үлестірілуі

 Молекулалы-кинетикалық теорияның болжаған броундық қозғалыстың заңдылықтары тәжірибеде де толығырақ расталды. Әрбір соқтығыста молекуланың жылдамдығы өзгереді, сондықтан кез келген уақыт мезетінде әрбір молекуланың жылдамдығын анықтау мүмкін емес. Алайда 1859 жылы ұлы ағылшын физигі Джеймс Кларк Максвелл молекулалы-кинетикалық теорияны пайдаланып, маңызды бір есептің шешімін тапты. Ол кез келген уақыт мезетінде қанша молекула белгіленген жылдамдықпен қозғалатынын анықтады. Белгіленген жылдамдықпен қозғалатын молекулалар санының жылдамдықтан тәуелділігін бейнелейтін сызық молекулалардың жылдамдықтар бойынша үлестірілуі қисығы деп аталады (2.82-сурет). Эксперименттік өлшеулер молекулалы-кинетикалық теорияда болжанған жылдамдықтар үлесу заңын растады. Бұл факт молекулалы-кинетикалық теорияның негізгі дәлелдерінің бірі болып саналады

 ҚОРЫТЫНДЫ

 Қорытындылай келе, молекулалық кинетикалық теория (МКТ) газдардың макроскопиялық қасиеттерін олардың микроскопиялық сипаттамалары арқылы түсіндіруде маңызды рөл атқарады. Бұл теория газ молекулаларының хаотикалық қозғалысы мен өзара серпімді соқтығысуы негізінде қысым, температура және көлем сияқты қасиеттерді сипаттайды.

 МКТ-ның негізгі принциптері газдардың термодинамикалық заңдарын және олардың мінез-құлықтарын түсінуге мүмкіндік береді. Идеал газ заңы сияқты негізгі теңдеулер осы теорияның негізінде жатыр, бұл газдардың қасиеттерін нақты және болжамды түрде сипаттауға мүмкіндік береді. МКТ, сондай-ақ, жылу сыйымдылығы, диффузия, және жылу өткізгіштік сияқты құбылыстарды талдауда да қолданылады.

 Басқаша айтқанда, молекулалық кинетикалық теория ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында, соның ішінде химия, физика және инженерияда кеңінен қолданылады. Оның негізінде алынған түсініктер мен заңдылықтар ғылыми зерттеулерді тереңдетуге және жаңа технологияларды дамытуға ықпал етеді.

 МКТ газдардың негізгі қасиеттерін түсінуге көмектескенімен, нақты газдардың мінез-құлқын дәл болжау үшін кейде қосымша түзетулер мен күрделендірілген модельдер қажет болуы мүмкін. Дегенмен, молекулалық кинетикалық теорияның негізгі қағидалары газдардың көптеген маңызды қасиеттерін түсінудің негізі болып қала береді.

 ПАЙДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ: 

• Кинетическая теория газов // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (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., 1996