Основные положения МКТ:

• все тела состоят из мельчайших частиц: молекул, атомов или ионов;

• эти частицы постоянно и хаотически двигаются;

• между частицами существует взаимодействие: на больших расстояниях они притягиваются, а на маленьких ― отталкиваются.

В рамках работы с молекулярно-кинетической теорией необходимо знать и отличать такие понятия, как молекула, атом или ион.

Атом — электронейтральная частица вещества микроскопических размеров и массы. Атом состоит из атомного ядра и электронов. Атомное ядро — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса. Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относят атом. Электроны — стабильные, отрицательно заряженные элементарные частицы, летающие вокруг ядра. (см. Рис. 1).

Рис 1.

Атом в целом нейтрален, но потеряв или получив электрон, он становится соответственно положительно или отрицательно заряженным. Такие атомы называются ионами.

Молекула — частица, образованная двумя или большим количеством атомов. Между молекулами может существовать взаимодействие: на близких расстояниях они отталкиваются друг от друга, на дальних ― притягиваются. В классической физике молекулы можно представить как маленькие твёрдые шарики.

Итак, молекула является наименьшей частицей вещества, которая обладает его химическими свойствами. В состав молекулы может входить несколько атомов.

Температура ― величина, определяющая скорость молекул.

• чем выше температура, тем быстрее двигаются молекулы;

• чем ниже температура, тем медленней двигаются молекулы.

Внутренняя энергия ― сумма кинетической энергии и энергии взаимодействия молекул.

• внутренняя энергия увеличивается при повышении температуры и уменьшается при понижении;

• внутренняя энергия не зависит от движения тела как целого.

Идеальный газ

Идеальный газ ― газ, взаимодействием, между частиц которого можно пренебречь.

Для удобства в физики часто используются математические модели, составленные из идеальных физических объектов.

Модель, используемая при описании газовых процессов, называется идеальный газ.

Идеальный газ — модель газа, в которой в рамках молекулярно-кинетической теории введено несколько условий.

• взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией;

• суммарный объём молекул газа пренебрежимо мал;

• между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги;

• время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями.

В рамках термодинамики идеальным называется газ, подчиняющийся термическому уравнению состояния Клапейрона-Менделеева и главному уравнению МКТ.

Броуновское движение ― беспорядочное движение частиц твердого вещества в газе или жидкости, вызванное постоянными соударениями с молекулами газа или жидкости.

Диффузия ― взаимное проникновение молекул одного вещества, в область, занимаемую другим веществом.

Свойства диффузии:

• наблюдается во всех телах (твёрдых, жидких, газообразных);

• наиболее быстро происходит в газах, медленней в жидкостях и еще медленнее в твёрдых телах;

• скорость диффузии увеличивается с ростом температуры и уменьшается при её уменьшении.

Конвекция ― явление перемешивания холодного и горячего воздуха, связанное с подъемом более горячего воздуха и опусканием более холодного.

Способы передачи тепла:

• конвекция (осуществляется преимущественно в жидкости);

• теплопередача (осуществляется преимущественно в твёрдых телах);

• лучистый теплообмен.

Температура в Кельвинах = температура в Цельсиях + 273°.

T (K) = T (C) + 273°, где T (K) и T (C) ― это температура в соответствующих шкалах температур.

Основное уравнение МКТ: P = nkT, где

P ― давление газа (Па);

n ― концентрация молекул (1/м3);

k ― постоянная Больцмана, равная 1,38 ∙ 10-23.