Молекулалы-кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
Молекулалы-кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
Модельдер әдісі
Молекулалы-кинетикалық теория-модельдер әдісін қолданатын теорияның мысалы. Модельдер әдісінің
ерекшелігі - күрделі объектінің қасиеттерін экспериментті зерттеу нәтижесінде
оның ішкі құрылымы және құрайтын бөліктерінің қасиеттері туралы гипотеза айту.
Айтылған гипотеза зерттелген объектінің белгілі қасиеттерін түсіндіру керек және
жаңа, бұрын белгісіз қасиеттерді немесе зандылықтарды болжау керек. Егер бұл
болжаулар тәжірибеде расталса, онда гипотеза теорияның негізі болады. Физикалық
объектінің немесе құбылыстың кез келген моделі - олардың қарапайымдалған,
идеалданған суреттемесі.
Молекулалы-кинетикалық теорияның негізгі қағидалары
Молекулалы-кинетикалық теорияның объектісі - қатты, сұйық және газ
тәрізді күйлердегі зат. Химиялық заттың ең кішкентай бөлшектері атомдар және
молекулалар бар болатынын пайымдайтын ілім - молекулалы-кинетикалық
теория.
Заттың атомдардан, ең кішкентай бөлінбейтін бөлшектерден құралатыны
туралы гипотезаны бұдан 2500 жылдай бұрын көне грек ғалымдары Левкипп және
Демокрит айтқан. Бұл гипотеза газ, сұйық және қатты денелердің негізгі
механикалық қасиеттерін: газдың шексіз таралуын, заттардың серпімділігін,
олардың диффузия арқылы өзара бір-біріне енуін түсіндіре алды.
Молекулалы-кинетикалық теорияның негізінде келесі қағидалар
жатыр.
Барлық денелер атомдардан құралады. Атомдар деп заттың ең кішкентай
бөлінбейтін бөлшектерін атайды. Бір қарапайым химиялық заттың барлық атомдары бірдей.
Атомдар үздіксіз ретсіз қозғалыста болады. Атомдарды өзара бір-біріне
тартатын күштер бар. Өте жақын қашықтықта атомдар бір-бірін тебеді.
:
Екі немесе көп атомнан тұратын заттың өте кішкентай бөлшектері молекулалар деп аталады.
Атомдардың және молекулалардың қозғалысы, олардың өзара әрекеті механика
заядары арқылы суреттеледі.
Соңғы тұжырым ретсіз қозғалған кішкентай өте көп бөлшектерден құралған
денелердің қасиеттерін анықтау үшін механиканың негізгі заңдарын қолдануға
мүмкіншілік тудырады.
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
Формулалары
.
