Základní poznatky molekulové fyziky a termodynamiky

1. Základní poznatky molekulové fyziky a termodynamiky Zpracoval: David Mayer, 4.A

2. Pojmy • termodynamika – vědní obor zkoumající přeměny energie a tepelné děje • molekulová fyzika – zkoumá částicové složení látek, jejich pohyb, síly, které mezi nimi působí • tepelné jevy • výměna tepla mezi tělesy • tepelná roztažnost • změna skupenství

3. Tepelné jevy zkoumají dvě metody:

4. Kinetická teorie látek • Tyto dvě metody nám poskytují dva různé pohledy na stejnou věc. Základem molekulové a statistické fyziky je KINETICKÁ TEORIE LÁTEK • Základem jsou tři experimentálně ověřené poznatky:

5. 1) Látky kteréhokoli skupenství se skládají z částic • částice (atomy, molekuly, ionty) • nespojitá (diskrétní) struktura • částice nelze pozorovat pouhým okem, používají se různé zobrazovací metody

6. 2) Částice se v látkách neustále neuspořádaně pohybují • vykonávají posuvný, otáčivý nebo kmitavý pohyb • u tělesa, které je v klidu, nepřevládá žádný směr pohybu částic, každý směr je stejně pravděpodobný • neustálý neuspořádaný pohyb se nazývá tepelný pohyb a je ve všech skupenstvích látek

7. Difúze • je samovolné pronikání částiclátkyz prostředí se vyšší koncentrací do prostředí s nižší koncentrací • probíhá velmi rychle u plynů, pomaleji u kapalin a velmi pomalu u pevných látek • vysvětluje ji tepelný pohyb částic • při vyšší teplotě probíhá rychleji

8. Tlak plynu • částice narážejí na stěny nádoby, což v nádobě vyvolává tlak • základní rovnice pro tlak plynu:

9. Jak vzniká tlak v plynu? Jak tlačí například plyn na stěny balónku? • Molekuly letící ke stěně balónku do ní narazí a odrazí se zpátky ⇒ tím zatlačí na stěnu ⇒ součtu těchto zatlačení říkáme tlak • ⇒ Nárazy nejsou ani stejné ani pravidelné • Velké množství nárazů se zprůměruje, ale přesto tlak kolísá

10. Brownův pohyb • je náhodný pohyb mikroskopických částic v kapalném nebo plynném médiu • jeden z důkazů tepelného pohybu částic • Pozorování pylových zrnek ve vodě • pylové zrnko se nazývá Brownova částice • příčinou pohybu je narážení částic vody na zrnko • tyto jevy a také tlak plynu dokazují, že se částice v látkách neustále neuspořádaně pohybují

12. 3) Částice na sebe navzájem působí přitažlivými a odpudivými silami • tyto síly jsou při malých vzdálenostech odpudivé a při větších přitažlivé • původ sil je v elektrických silách • o existenci těchto sil vypovídají jevy jako Soudržnost u pevných těles, nebo Přilnavost dvou dotýkajících se těles a Pevnost látek

13. Vzájemné působení částic Potenciální energie částic • mezi částicemi působí odpudivé a přitažlivé elektrické síly • Těmto silám se říká vazebné síly (chemické vazby). Tyto síly určují strukturu molekul. Proto máme molekuly dvouatomové (lineární), tříatomové (lineární, rovinné (trojúhelník)) a víceatomové. • Z existence vzájemného působení mezi částicemi také vyplývá, že soustava částic má potenciálníenergii.

14. Modely struktur látek různých skupenství • slouží k lepšímu chápání vlastností látek a dějů v nich probíhajících • plynné látky • pevné látky • kapalné látky

15. Plynná látka • skládají se z jednoho nebo více atomů, mají různé tvary a rozměry • za normálních podmínek jsou vzdálenosti mezi molekulami přibližně 50x větší než velikosti molekul • přitažlivé síly jsou zanedbatelné • částice plynu konají tepelný pohyb, každý směr je stejně pravděpodobný a je ovlivněn srážkami mezi částicemi • částice vykonávají všechny druhy pohybu, čím větší je teplota, tím je větší střední rychlost částic • Ep<<Ek

16. Pevná látka • částice jsou pravidelně uspořádané, tvoří krystalovou strukturu • vzájemné přitažlivé síly způsobují, že pevné látky mají svůj tvar a objem • částice vykonávají kmitavý pohyb (chaoticky – výchylky jsou různé) • výchylky od rovnovážných stavů částic se zvětšují s teplotou a jsou největší těsně před teplotou tání • Ep> Ek

17. Kapalná látka • částice nejsou tak volné, jak částice plynu • přitažlivé síly nejsou tak silné, aby kapaliny měly svůj stálý tvar, ale mají stálý objem • působí-li na kapalinu vnější síla, dělí se přesuny částic kapaliny, proto je kapalina tekutá • Ep=Ek

18. Pojmy a veličiny popisující soustavu částic • atom • základní stavební částice všech látek • skládá se z jádra • protonové číslo Z • neutronové číslo N • nukleonové číslo A • a obalu • obal obsahuje elektrony e-

19. prvek • chemicky čistá látka složená z atomů se stejným protonovým číslem • nuklid • látky z atomů jejichž jádra mají stejné protonové číslo, stejné neutronové číslo a tedy stejné nukleonové číslo • Ar • relativní atomová hmotnost atomu prvku udává kolikrát je hmotnost atomu prvku X větší než atomová hmotnostní konstanta (1/12 hmotnosti atomu nuklidu 126C, 1,661 x 10-27 kg)

20. Mm • molární hmotnost je hmotnost jednoho molu látky • je dána podílem hmotnosti látky m a látkového množství n • Mr • Relativní molekulová hmotnost (též poměrná molekulová hmotnost) • je podíl klidové hmotnosti molekuly a atomové hmotnostní konstanty. Číselně je blízká nukleonovému číslu. • n • látkové množství, charakterizuje množství částic v látce • základní jednotkou látkového množství je mol • vzorec látky má látkové množství 1 mol, obsahuje-li právě tolik částic, kolik je atomů ve 12 g čistého atomu nuklidu 126C

21. NA • Avogadrova konstanta udává počet částic odpovídající látkovému množství 1 mol = 6,023 x1023 mol-1 • Vm • molární objem je objem 1 molu látky • jednotka: m3/mol

22. Děkuji za pozornost!