Распределение молекул идеального газа по скоростям - МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ

Цель: определить, с какой скоростью двигаются молекулы в газе.

Ход урока

I. Проверка домашнего задания

1. Почему свойства различных газов не зависят от их химического состава?

2. Почему для описания движения молекул газа нет смысла использовать законы динамики Ньютона?

3. Почему газ расширяется, занимая весь предоставленный ему объем?

4. Как распространяются в пространстве молекулы идеального газа в отсутствие внешних сил?

II. Изучение нового материала

Для принятия теоретической гипотезы в качестве научной физической теории недостаточно ее полного согласия со всеми уже известными опытными данными.

Важным этапом превращения гипотезы в научную теорию является предсказание новых, неизвестных фактов.

Важную роль в подтверждении справедливости молекулярно-кинетической теории сыграли опыты К. Герреха по изучению количественных закономерностей броуновского движения (1908-1911 гг.) В 1905 г. А. Эйнштейн на основе молекулярно-кинетической теории разработал теорию броуновского движения.

Развитию молекулярно-кинетической теории газов способствовала работа Дж. Максвелла «Пояснение к динамической теории газов» (1860 г.)

Максвелл пришел к выводу: молекулы газа движутся с различными скоростями (ранее скорости молекул считали одинаковыми). При столкновении молекул направления и модули векторов их скоростей изменяются, но распространение молекул по возможным значениям скоростей остается неизменным.

Исходя из основных положений молекулярно-кинетической теории, Максвелл вывел закон распространения молекул газа по скоростям.

Значительная часть молекул движется со скоростью, близкой к V_n - наиболее вероятной скорости. Эта скорость зависит от температуры вещества, и она уменьшается с уменьшением температуры. Хотя молекулы двигаются с любыми скоростями, число молекул, скорость которых значительно отличается от наиболее вероятной, очень мало, покоящих молекул нет.

Наиболее вероятной скорость движения молекул газа по предсказаниям теории при температуре около 0° должна быть несколько сот метров (для кислорода - 380 м/с). На первый взгляд это противоречит факту малой скорости диффузии газов, например распространению запахов в воздухе.

В 1920 г. О. Штерном были проведены опыты по измерению скоростей теплового движения молекул.

Найденная скорость совпадала со скоростью рассчитанной по законам молекулярно-кинетической теории. Опыт доказал, что скорости атомов разные. Опыт Штерна хорошо согласовывался с теорией Дж. Максвелла и способствовал превращению атомно-молекулярной гипотезы в современную молекулярно-кинетическую теорию.

III. Закрепление изученного

1. Каким способом можно измерять скорость движения молекул?

2. Как опытным путем исследовать распределение молекул газа по скоростям?

3. Сформулируйте определение наиболее вероятной скорости частиц.

4. В чем заключался опыт О. Штерна?

Домашнее задание

П. 69. Задачи на с. 172 (1-2).