§ 1. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества

учение о строении и свойствах вещества, основанное на представлении о существовании атомов и молекул как мельчайших неделимых частиц вещества при физических процессах.

• 1. Все вещества состоят из мельчайших частиц (атомов, молекул), между которыми есть промежутки.
• 2. Частицы вещества находятся в непрерывном хаотическом (беспорядочном) движении.
• 3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: притягиваются и отталкиваются.

явление самопроизвольного взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого вещества вследствие их непрерывного хаотического движения. Скорость диффузии возрастает с повышением температуры.

непрерывное хаотическое движение микроскопических видимых частиц, взвешенных в жидкости или газе, обусловленное нескомпенсированными ударами молекул окружающей среды.

силы электромагнитной природы, действующие между частицами вещества. Проявляются лишь на расстояниях, соизмеримых с размерами самих частиц:

• Притяжение удерживает частицы вместе (препятствует распаду тел).
• Отталкивание возникает при значительном сближении частиц (препятствует сжатию тел).

Французский физик, лауреат Нобелевской премии, экспериментально доказавший реальность существования молекул и заложивший эмпирическую основу молекулярно-кинетической теории.

• В начале XX века впервые экспериментально вычислил абсолютную массу самого лёгкого атома — атома водорода, которая составила 1,6 · 10⁻²⁷ кг.
• Его открытие позволило ученым рассчитать абсолютные массы всех остальных известных атомов и молекул на основе их относительных атомных масс.
• Провел прецизионные наблюдения за траекторией движения броуновских частиц с фиксацией координат каждые 30 секунд, доказав хаотичность теплового движения молекул.

Основные положения МКТ включают три утверждения:

• Все вещества состоят из мельчайших частиц (молекул и атомов), между которыми существуют промежутки.
• Частицы вещества непрерывно и хаотически (беспорядочно) движутся.
• Частицы вещества взаимодействуют между собой силами взаимного притяжения и отталкивания.

Существование частиц и промежутков между ними подтверждают:

• Прямые снимки, полученные с помощью электронных и сканирующих зондовых микроскопов, на которых отчётливо видны отдельные молекулы и атомы кристаллической решётки.
• Опыты по сжатию и тепловому расширению тел (при нагревании объём увеличивается за счёт расширения промежутков между частицами, а при охлаждении или сжатии — уменьшается).
• Растворение веществ (например, растворение кристаллика марганцовки в воде, когда окрашивание постепенно распределяется по всему объёму без изменения исходной суммарной массы).
• Опыт со смешиванием воды и спирта: при сливании 100 мл воды и 100 мл спирта общий объём смеси оказывается меньше 200 мл, так как более мелкие молекулы воды занимают свободные промежутки между более крупными молекулами спирта.

Непрерывное беспорядочное движение частиц подтверждают:

• Явление диффузии в газах (быстрое распространение запахов), жидкостях (растекание капли чернил в воде) и твёрдых телах (диффузия золота и свинца).
• Броуновское движение: видимые в микроскоп взвешенные частицы пыльцы или краски в воде совершают бесконечные хаотические скачки из-за неравномерных ударов окружающих невидимых молекул воды.
• Зависимость интенсивности этих процессов от температуры: чем выше температура, тем быстрее движутся частицы и тем активнее идут диффузия и броуновское движение.

Взаимодействие частиц подтверждают:

• Силы притяжения: существование прочных твёрдых и жидких тел (тела сохраняют форму и объём, для их растяжения или разрыва необходимо приложить значительную силу); слипание двух свежезачищенных свинцовых цилиндров при соприкосновении; смачивание твёрдых тел жидкостями.
• Силы отталкивания: малая сжимаемость жидкостей и твёрдых тел (при попытке сжать воду или стальной стержень возникают колоссальные силы упругости, противодействующие сближению электронных оболочек атомов).

Размеры и массы атомов и молекул чрезвычайно малы:

• Линейные размеры большинства молекул и атомов составляют порядка 10⁻¹⁰ м (десятые доли нанометра). Если представить атом размером с яблоко, то обычное яблоко увеличилось бы до размеров земного шара.
• Массы молекул и атомов ничтожно малы и измеряются в долях порядка 10⁻²⁶–10⁻²⁷ кг. Например, масса молекулы воды равна примерно 3 · 10⁻²⁶ кг, а масса атома водорода — около 1,67 · 10⁻²⁷ кг (опыт Жана Перрена подтвердил эти значения экспериментально).