Заттардың молекула-кинетикалық ілімі

Газ тәрізді заттарда молекулалар мен атомдар бірінен-бірі қашырақ орналасады.Өзара әсерлесу күші тек молекулалардың соқтығысуы кезінде пайда болады. Демек, ыдыстағы газ молекулаларының саны аз болса, олардың бірімен-бірі соқтығысу мүмкіндігі азаяды. Сиретілген газдардың қасиеттерін қарастырғанда олардағы молекулалық күштердің әсерін ескермеу керек. Олай дейтініміз молекулалардың мөлшері (диаметрі ) өте кішкентай болғандықтан оның көлемін ыдыс көлемімен салыстырғанда елемеуге болады. Мұндай газды идеал газ деп атайды. Басқаша айтқанда идеал газ деп молекулалар арасында өзара әсерлесу күштері болмайтын, жеке молекулалар көлемі ыдыс көлемімен салыстырғанда өте аз және молекулалар арасындағы соқтығысуы абсолют серпумду болатын газды айтады.

Газдардың өзі тұрған ыдысты тегіс толтырып тұратын және сол ыдыстың қабырғаларына қысым түсіретін қасиеті бар. Қысым сан жағынан алғанда ауданның бір өлшеу бірлігіне перпендикуляр бағытпен әсер ететін күшке тең физикалық шама болып табылады. Қысымды Р әрпімен белгілейді. Сонымен, егер S ауданға перпендикуляр бағытпен әсер ететін күш f_n болса, онда Р қысымы мынаған тең:
(1)
CGS жүйесінде Р қысымы бармен өлшенеді: бар дегеніміз 1 см² ауданға перпендикуляр бағытпен әсер ететін 1 дина күштің қысымы. БХЖ жүйесінде қысым бірлігіне 1м² ауданға түсетін 1 Ньютон күштің қысымын алады, оны 1 Н/ м² деп атайды.

Газдардың қалыпты жағдайлардағы, яғни температурасы 0⁰C, қысымы 1 ат болған кездегі тығыздығы сұйықтардың тығыздығынан 1000 еседей кем болады. Сұйықтың молекулалары бір-біріне тығыз орналасқан, сондықтан газдардың молекулаларының бірінен-бірінің қашықтығы - дей, яғни олардың ара қашықтығы өздерінің өлшемдерінен ондаған еседей үлкен деп айтуға болады. Сонымен,

1.Газды бірінен-бірі барынша алыс орналасқан молекулалардың жиыны деп есептеуге болады

2.Молекулалар бір-бірімен немесе газ тұрған ыдыстың қабырғаларымен соқтығысқанға дейінгі аралықты еркін жүре отырып тәртупсіз қозғалады.

3.Молекулалардың өзара әсер күші соншама аз, тіпті оны ескермесе болады.

4.Молекулалардың бір-бірімен және ыдыстың қабырғаларымен соқтығысуына серпімді шарлардың соқтығысу заңы бойынша, энергия шығын болмайды.

5.Газды еркін және тәртіпсіз қозғалып жүрген серпімді молекула-шарлар тобы деп көрсететін механикалық модель газдардың негізгі қасиеттерін түсіндіруге мүмкіншілік береді.

Сонымен, жалпы алғанда моелкуланы кәдімгі кішкене бөлшек деп қарастыруға болады. Бірақ молекулалар біріне-бірі едәуір жақын тұратын өте үлкен қысымдарда немесе молекулалардың жылдамдықтарының өзі аз болатын өте төмен температураларда молекуланы қалыпты бөлшек деп қарастыруға болмайды.

Газды еркін қозғалып жүретін бөлшектердің жиыны ретінде көрсететін модель ең алдымен мыналарды қамтамасыз етуі қажет:

1.Газдардың өздері алып тұрған көлемге тегіс таралу қасиетін

2.Бірімен-бірі араласа алу, яғни диффузия қасиетін тікелей түсіндіруге мүмкіншілік беру

3.Молекулалардың соққылары газдың өзін қоршап тұрған ыдыстың қабырғаларына түсіретін қысымын туғызуын.

Газдардың ыдыс қабырғаларына түсіретін қысымын жеке молекулалардың соққыларының нәтижесі ретінде түсіндіру керек екендігін бірінші рет Петербург академигі Данил Бернулли айтқан болатын. 1744-1748 жылдары М.В. Ломоносов зат құрылысының атомдық-молекулалық теориясының дұрыс екендігін бірінші болып дәлелдеген, осы тұрғыдан көптеген құбылыстарды түсіндірді. Газдардың молекула-кинетикалық теориясын бір қатар әсіресе Клаузиус, Больцман және Максвелл тек XIX ғасырдың екінші жартысында ғана әрі қарай дамытты.

Молекулалардың ыдыс қабырғаларын соққылаудың нәтижесінде пайда болатын қысымды есептейік.

1. Қабырғаға соқтыққанға дейінгі молекуланың импульсы сыртқы нормаль бойымен -ке қарай бағытталған және -ге тең болады

2. Соқтығысқаннан кейін молекуланың импульсының таңбасы өзгереді.

3.Сөйтіп молекула импульсының өсімшесі мынаған тең:

1-сурет
Бұл молекулалардың саны мынаған тең болады: