2.1.1 Модели строения газов, жидкостей и твёрдых тел

Молекулярная модель вещества рассматривает тело как систему из большого числа частиц: атомов, молекул или ионов. В пункте кодификатора система считается состоящей из $N$ одинаковых молекул.

Главная идея этой модели: свойства тела, которые мы видим в опыте, связаны с тем, как устроены и движутся его частицы.

Основные положения модели

В молекулярной физике используют три простых утверждения:

1. Вещество состоит из отдельных частиц.
2. Частицы вещества находятся в непрерывном беспорядочном движении.
3. Частицы взаимодействуют друг с другом: на малых расстояниях заметно отталкивание, на больших — притяжение.

Эти утверждения помогают объяснять диффузию, броуновское движение, тепловое расширение тел и различие между агрегатными состояниями вещества.

Газ, жидкость и твёрдое тело

Агрегатное состояние вещества зависит от расстояний между частицами и от того, насколько сильно частицы удерживают друг друга.

Газ — состояние, в котором расстояния между частицами обычно намного больше размеров самих частиц. Частицы движутся почти свободно, поэтому газ занимает весь предоставленный объём и принимает форму сосуда.

Жидкость — состояние, в котором частицы расположены близко друг к другу, но могут перескакивать из одного положения равновесия в другое. Поэтому жидкость сохраняет объём, но принимает форму сосуда.

Твёрдое тело — состояние, в котором частицы колеблются около устойчивых положений равновесия. Поэтому твёрдое тело обычно сохраняет и объём, и форму.

Важно

При изменении агрегатного состояния сами молекулы вещества обычно не исчезают и не превращаются в другие молекулы. Меняются расстояния между ними, характер движения и сила взаимодействия.

Количество вещества

Количество вещества $\nu$ показывает, сколько структурных единиц вещества содержится в системе. Для системы из $N$ одинаковых молекул:

где $N_A$ — число Авогадро:

Один моль вещества содержит $N_A$ структурных единиц: молекул, атомов или ионов.

Если известны масса системы $m$ и молярная масса вещества $\mu$, то количество вещества можно найти так:

Объединяя две записи, получаем формулу из кодификатора:

Отсюда часто используют обратные связи:

Коротко

• В модели вещества тело состоит из большого числа частиц.
• Газ не сохраняет ни форму, ни собственный объём: он заполняет сосуд.
• Жидкость сохраняет объём, но не сохраняет форму.
• Твёрдое тело сохраняет и объём, и форму.
• Количество вещества связывает число молекул и массу системы: $\nu =\frac{N}{N_A}=\frac{m}{\mu }$.