Кинетическая теория строения газов

Основы молекулярно-кинетической теории газов, которая объяснила физический смысл газовых законов, были заложены еще в работах М. В. Ломоносова. В 1744—1748 гг. он разработал теорию атомно-молекулярного строения вещества, впервые обосновал кинетическую теорию теплоты и на основании этого объяснил многие неизвестные до него явления. В XIX в. молекулярно-кинетическая теория газов получила свое дальнейшее развитие в работах Клаузиуса, Максвелла и Больцмана. На новейшем ее этапе эта теория была в современном виде разработана Я. И. Френкелем. [c.19]

Аналогичная ситуация имеет "место и при описании явлений переноса в газах. Как известно, для замыкания уравнений гидромеханики, описывающих движение газа, может быть использована кинетическая теория газов, объясняющая наблюдаемые явления в газе на основе гипотезы о молекулярном строении вещества. Подобная статистическая теория может быть использована и для описания процессов переноса в псевдоожиженном слое. При этом псевдоожиженный слой рассматривается как система дискретных твердых частиц, взвешенных в потоке газа, причем твердые частицы участвует не только в некотором осредненной движении, но и совершают хаотическое движение. Такой подход к описанию явлений переноса в псевдоожиженном слое был предложен в работах [34—36]. [c.39]

Кинетическая теория строения газов [c.147]

Из кинетической теории агрегатного состояния вещества следует, что теплоемкость зависит от строения вещества чем сложнее молекулы вещества, тем больше его теплоемкость. Так, изохорная молярная теплоемкость идеального газа равна [c.56]

Теория столкновения использует результаты, полученные в кинетической теории газов. В наиболее простом варианте газ рассматривается как совокупность сферических частиц конечных размеров. До столкновения они не взаимодействуют друг с другом. При столкновении же возможны два качественно различных результата либо частицы не меняют химического строения, либо это происходит и возникают новые частицы. В момент столкновения, длящийся 10- —10- с, кинетическая энергия поступательного движения частиц переходит в энергию внутренних видов движения (колебательную, вращательную и т. д.). Если накопленная в момент соударения энергия используется на преодоление энергетического (потенциального) барьера реакции, то результатом такого неупругого столкновения будет химическое превращение. Это — так называемое реакционное столкновение. [c.725]

Курс химии, ориентированный на формирование и развитие системы понятий о химической реакции, совершенно непохож на описанные выше. Например, курс для колледжей, разработанный в США коллективом авторов во главе с Ж. С. Пимента-лем под редакцией Г. Т. Сиборга [17]. В нем после вводных глав, связанных с описанием общего подхода к научным исследованиям, идет глава, которая так и называется Химические реакции , затем рассматривается поведение газов, кинетическая теория с расчетами, энергетика химических реакций, их скорость, химическое равновесие, растворение как равновесный процесс и электролитическая диссоциация. Среди тем дважды встречается периодическая система элементов в связи со строением атома. Свойства элементов изучаются не по группам, а по периодам. Особо выделены только галогены, соединения углерода и щелочноземельные металлы. Это по-строение интересно тем, что, наряду с теоретическими химическими темами, рассматривается и химия элементов, в то время как нередко разработка такого курса сводится к тому, что мы называем общей химией. В отечественной школе, к сожалению, делается мало попыток для создания курса химии такого построения. [c.37]

Конечный результат зависит от предположений о возможном строении переходного комплекса при адсорбции. Когда в переходном комплексе адсорбированная молекула подобна исходной, скорость адсорбции независимо от диссоциации или ассоциации пропорциональна давлению адсорбируемого газа, и все выводы кинетической теории сохраняют свою силу. Напротив, если переходной комплекс по структуре приближается к конечному состоянию молекулы в адсорбционном равновесии, скорость адсорбции пропорциональна ру, где у=11п при диссоциации молекул на п частей и у = 5 при ассоциации 5 молекул в одну. [c.58]

Кинетическая теория газов позволяет дать модель, или картину наших представлений о внутреннем строении газа. Эту теорию часто называют молекулярно-кинетической, имея при этом в виду, что она рассматривает мельчайшие частицы (молекулы) и их кинетическую энергию. Таким образом, речь идет о модели, дающей картину механического движения частиц газа. [c.147]

Кинетическая теория основана на ряде перечисленных ниже постулатов, которые представляют собой вполне логичные догадки о строении газа и поведении составляющих его частиц. Эти постулаты основываются на большом числе экспериментальных данных о свойствах газов и в свою очередь послужили основой для проведения многих исследований газов, однако сейчас мы сконцентрируем внимание только на самой модели. [c.147]

С микроскопической точки зрения, представляемой квантовой механикой и приложениями классической механики к кинетической теории, поведение отдельных молекул можно описать, рассматривая строение этих молекул и механизмы их взаимодействия с другими молекулами. Мы уже показали, как с помощью кинетической теории описать давление, энергию и теплоемкости идеальных газов, не обладающих внутренними степенями свободы. Но мы также видели, что кинетическая теория не может объяснить изменение теплоемкостей молекул или кристаллов с температурой. В идеальном случае хотелось бы, чтобы можно было предсказывать термодинамическое поведение веществ на основе сведений об отдельных молекулах, полученных из спектроскопических измерений И из теоретических расчетов, таких, как расчеты, рассмотренные в гл. 14. [c.519]

Для анализа термодиффузионных явлений и оценки величины а были применены кинетическая теория газов и модель ячеечного строения жидкостей. Установлено, что при отсутствии какого-либо заметного различия в размерах частиц более тяжелые из них концентрируются в охлажденной области. При разделении веществ с одинаковой молекулярной массой в охлажденную область попадают молекулы большого размера. В общем случае разделение газовых смесей определяется различием молекулярных масс, а разделение жидкостей — различием в размерах молекул. [c.621]

Кинетическая теория газов позволяет объяснить термодиффузионные явления в них как с качественной, так и с количественной стороны. Ячеечная модель строения жидкостей дает возможность только качественного анализа явления. Несмотря на это, в последнем случае удается получить несколько более ясную картину влияния основных факторов на термодиффузионные эффекты. [c.621]

Кроме того, теория хилшческого строения как наилучшее для своего времени отражение действительности не могла возникнуть до выработки правильных представлений об атоме и молекуле. В середине 50-х годов еш е не было общепризнанных критериев для определения атомных весов и в химии господствовали эквиваленты. Не было таких критериев и для определения молекулярных весов. Только во второй половине 50-х годов благодаря настойчивой пропаганде со стороны Канниццаро основательно забытой гипотезы Авогадро, с разработкой кинетической теории газов, послужившей ее обоснованием, и с открытием термической диссоциации химических соединений, устранившим основные возражения против общности гипотезы Авогадро, была подготовлена почва для победы правильных взглядов на атом и молекулу. Международный конгресс химиков в Карлсруэ (1860 г.) был кульминационным пунктом в этом процессе [1]. [c.65]

Таким образом, мы видим, что исследования свойств газов обеспечивают надежную основу для развития атомно-молекулярной теории. В большинстве случаев вещество в газообразном состоянии наиболее удобно для исследования. Обнаруженные закономерности легко поддаются математической обработке. В этой главе мы подвергнем проверке эти закономерности. Мы увидим, что их математическая интерпретация, называемая кинетической теорией, позволяет представить физический смысл температуры с точки зрения молекулярной теории строения вещества. [c.74]

Различные газы (воздух, азот, кислород, неон, водород, гелий и др.) н их смеси являются наиболее распространенными рабочими телами низкотемпературных установок. Молекулы газов находятся в непрерывном движении. Силы взаимодействия между ними определяются индивидуальными свойствами вещества, строением молекул и значениями давления и температуры. Известно, что интенсивность молекулярного движения обусловливает определенное значение температуры и кинетической энергии, а сила межмолеку-лярного сцепления определяет агрегатное состояние вещества и потенциальную энергию. Несмотря на то, что молекулы газов движутся с большими скоростями, силы взаимного притяжения могут быть весьма значительными и с ними необходимо считаться. Кроме того, при определенных условиях (большие давления и плотности) на свойства газа влияют размеры молекул. Вместе с тем при невысоких температурах (относительно температуры насыщения) и высоких давлениях (плотность газа мала, расстояние между отдельными молекулами несравнимо больше размеров молекул) кинетическая энергия газа значительно больше потенциальной и последней можно пренебречь, т. е. считать, что силы межмолекулярного сцепления отсутствуют. При этих же условиях можно пренебречь размерами молекул, так как они значительно меньше расстояний между ними. Такой модели в молекулярно-кинетической теории соответствует [c.6]

Уравнения (40), (41) и (42) представляют собой аналитическое выражение адиабатического процесса. Эти уравнения содержат величину 1, которая получила название адиабатического коэффициента и представляет собой отношение молекулярной теплоемкости при постоянном давлении (Ср) к молекулярной теплоемкости при постоянном объеме (Су ). Согласно молекулярно-кинетической теории величина Ср и Су идеального газа, а следовательно, и адиабатический коэффициент определяются строением молекулы газа [c.29]

Так называемые инертные, редкие или благородные газы образуют группу родственных элементов, открытие которой представляет один из наиболее волнующих эпизодов в истории естественных наук. История открытия и определения свойств аргона в 1894—1895 гг. является не просто историей открытия нового элемента. Это открытие привело к новой интерпретации кинетической теории газов, спектральных исследований и понятия о валентности. Оно привело также к новой классификации химических элементов и в конечном счете к фундаментально важным открытиям в теории строения атома. Чтобы понять истоки этого открытия, мы должны вернуться к временам Кавендиша, химика восемнадцатого столетия. [c.14]

В результате всех форм взаимодействия атомы в молекулах располагаются в определенном порядке и молекулы представляют собой сложные пространственные образования. Количественные данные о размерах молекул впервые были получены в кинетической теории газов. Было найдено, что эффективные диаметры молекул, содержащих небольшое число атомов, имеют порядок величины нескольких ангстрем. Молекулы с большим числом атомов имеют, очевидно, большие поперечники. Сопоставляя свойства ряда сходных молекул, отличающихся друг от друга определенным числом атомов и групп, на основе химической теории строения можно найти не только эффективный поперечник молекулы, но до некоторой степени оценить форму молекулы и радиусы действия связанных атомов. [c.50]

При подготовке этого издания книга подверглась значительной переработке. Большой объем нового материала, который необходимо было ввести при одновременном уменьшении обш.его объема книги, заставил исключить из нее целые разделы. Был исключен почти весь материал, относящийся к атомному ядру, большая часть материала по строению атомов и периодической системе элементов, дополнительная глава о реакционной способности, основы кинетической теории газов и ряд других вопросов, рассматриваемых теперь в курсах физики и неорганической химии. Пришлось ограничиться кратким списком дополнительной литературы. Однако материал, необходимый для технологических дисциплин, не был сокращен. [c.12]

В тех случаях, когда размер частицы меньше длины свободного пробега молекул, необходимо учитывать молекулярное строение среды и при определении силы сопротивления среды пользоваться молекулярно-кинетической теорией газов. [c.9]

Свойства веществ в газообразном состоянии в отдельных случаях удовлетворительно описываются с помощью кинетической теории, которая базируется на молекулярных представлениях о строении газов и определенных законах взаимодействия между молекулами. Наблюдаемые макроскопические свойства газа, такие как плотность, теплоемкость, теплопроводность, вязкость, диффузия, определяются как осред-ненный результат действия всех его молекул. [c.13]

Нами неоднократно обращалось внимание читателя на то, что установление природы сил, действующих между молекулами, в частности адсорбционных сил, является одной из основных проблем физики и химии, имеющей ту же принципиальную значимость, что и учение о молекулярном строении материи, кинетическая теория газов, учение о структуре твёрдых (кристаллических) и жидких тел. Поэтому неудивительно, что между историей развития учения о сочленении материи под действием молекулярных сил и историей учения об адсорбции можно провести далеко идущую аналогию. [c.113]

Из краткого рассмотрения молекулярных сил и их составляющих видно, что процесс адсорбции и связанные с ним взаимодействия между атомами и молекулами представляют один из сложнейщих вопросов теории, имеющий ту же принципиальную значимость, что и учение о молекулярном строении материи, кинетической теории газов и т. д. Кроме того, адсорбция на твердых телах усугубляется еще и тем, что вследствие энергетической неоднородности их поверхности и наличия пористой структуры она протекает значительно сложнее, чем на поверхности жидкостей. При этом силы притяжения, действующие на молекулы со стороны поверхности адсорбента, увеличиваются лишь до известного предела и, наоборот, при очень тесном сближении молекул начинает резко сказываться их отталкивание, обусловленное взаимным проникновением электронных оболочек молекул, атомов. Характер этих сил связан с принципом Паули, запрещающим нескольким электронам находиться в одном и том же состоянии. Возникающие силы отталкивания чрезвычайно значительны в условиях непосредственного контакта частиц и быстро убывают с расстоянием 11 от. Следовательно, в общем выражении энергии взаимодействия Ван-дер-Ваальса нужно учитывать это отталкивание [c.19]

Изучение способности того или иного газа поддерживать скорость мономолекулярной реакции используется как метод определения скорости передачи энергии от одних молекул другим. При давлении Р константа скорости разложения вещества А равна k . На рис. 39 приведена предварительно определенная зависимость относительных значений констант скорости( к/ков) распада вещества А от давления. При добавлении химически инертного газа В, давление которого равно Р, константа скорости разложения А увеличивается от к до к . Тогда по сравнению с А относительная эффективность вещества В в передаче энергии веществу А выразится отношением (Р ,—PJ/P. Выбрав, далее, кинетические диаметры столкновений, можно перейти и к оценке относительной эф фективности соударений (табл. 20). На основании данных табл. 20 можно сделать вывод, что эффективность процесса передачи энергии тем больше, чем сложнее молекула, однако скоро достигается предел эффективности, за которым не происходит ее дальнейшего увеличения с усложнением молекулы. Поэтому, возможно, правильно предположение теории мономолекулярных реакций об обмене энергией в каждом соударении молекул не слишком простого строения. Поскольку колебательно возбужденная, т. е. активированная двухатомная молекула в среднем существует в течение г 0 сек, соответственно периоду колебания, а промежуток времени между столкновениями при Р = [c.163]

До сих пор подготовка сырья к переработке, выбор и расчет технологических процессов добычи, транспорта, переработки нефти и газа проводятся с использованием основных законов молекулярно-кинетической теории строения газа — законов Дальтона, Рауля, Лмага, Ньютона. Гиббса-Дюгема и т, д., что обеспечивает извлечение нефти из пласта на уровне 35—40%, углубление переработки нефти без — больших капитальных влон<ений до 55—60%. транспорт газоконденсата и нефти по трубопроводам со значительными энергетическими потерями, потребление топлив, масел и специальных нефтепродуктов в двигателях, котельных установках и т. п. с существенно высокими эксплуатационными затратами. [c.6]

Молекулы представляют собой частицы вещества, состоящие из атомов, соединенных друг с другом химическими связями. Представление о молекулах впервые было введено в химии в связи с необходимостью отличать молекулу как наименьшее количество вещества, вступающее в химические реакции, от атома как наименьшего количества данного элемента, входящего в состав молекулы. В физике предположение о существовании молекул было введено для объяснения термодинамических и кинетических свойств жидкостей и газов. Оформление молекулярных воззрений в научную теорию принадлежит М. В. Ломоносову. Развивая атомистические идеи, основанные на понятии о молекуле как частице вещества, являющейся носителем eroi физических и химических свойств, он открыл закон сохранения материи и количества движения, вскрыл природу теплоты, установил, что теплота связана с движением молекул и является одной из форм обмена энергией между телами, доказал, что давление газа на стенки возникает в результате удара отдельных молекул, предсказал существование нуля Кельвина температуры, положил начало развитию атомистической химии и молекулярно-кинетической теории в физике, поставил вопрос о познании строения молекул. [c.113]

Авторы раипих работ принимали в качестве исходной концепции теорию сжиженного газа Ван-дер-Ваальса. Современные исследования основываются на теории псевдокристаллического строения жидкостей, однако применение этой теории для интерпретации кинетических явлений (процессов переноса количества движения, энергии, массы) в жидкостях затруднительно [11] и полученные результаты еще непригодны для расчетной практики. [c.493]

Собственно говоря, таким же путем шел и Менделеев, хотя воображаемое распределение карточек с элементами и не могло выступать перед ним столь ясно и определенно, как перед раскладывающим карточный пасьянс. Тем не менее, поскольку выяснились уже условия, так сказать, химического пасьянса (группировка элементов по сходству в строчки и по близости атомных весов в столбцы), постольку мысленно могла сложиться и общая картина будущей системы элементов еще до ее полного завершения. А это показывает, что именно творческое воображение должно было играть и безусловно сыграло у Менделеева весьма существенную роль на решающем этапе открытия периодического закона. В связи с этим интересно рассмотреть, как иногда оценивается роль фантазии в научном творчестве. В статье на эту тему Ф. Ю. Левинсон-Лессинг писал, трактуя фантазию как интуицию в смысле бессознательной работы сознртельного интеллекта Атомистическая теория строения вещества, представление о молекулах, кинетическая теория газов, периодическая система химических элементов, закон симметрии в кристаллографии, закон сохранения материи, закон сохранения энергии, неэвклидовы геометрии Лобачевского, Софуса Ли и других, представление об электронах — разве это не яркие проявления интуитивного творчества научной фантазии Эти продукты научной фантазии, правда, вырастали на почве того или иного конкретного материала но они по своему размаху значительно выходили за пределы фактов, давших фантазии толчок в сторону той или иной идеи, и лишь позднее разрабатывались и облекались в форму стройной теории. Особенно замечательно проявление творчества научной фантазии там, где рожденная фантазией идея связана с геометрическими представлениями. Химикам хорошо известно, какой толчок к развитию получила органическая химия от представления о строении бензольного ядра, от родившихся в химической [c.136]

Но для того, чтобы оценить результаты этих усилий, разрешите мне обратиться к истории и вспомнить, как возникло и развивалось учение о природе газов. Его развитие, Как мы знаем, тоже было связайо с исследованием рпреде-ленного круга явлений, прежде всего вависимости объема газа от давления и температуры. 200 лет назад петербургский академик Даниил Бернулли весьма правильно наметил основные линии кинетической теории газор. Но так как он поместил эту свою теорию в последнюю главу своей книги, носившей название Гидродинамика , то этот весьма ценный материал остался вне круга людей, интересовавшихся физико-химией и строением вещества. И, насколько мне известно, только Ломоносов хорошо усвоил учение Бернулли о газах и сам продвинул это учение несколько дальше. [c.104]

Применение кинетической теории газов для интерпретации явления испарения позволяет создать теорию процесса испарения. Первые попытки количественной оценки скорости, с которой вещество из конденсированной фазы переходит в газообразную, связаны главным образом с именами Герца, Кнудсена и Ленгмюра. Наблюдение отклонений от первоначально постулированной идеальной модели привело к уточнениям механизма переноса, которые стали возможны после возросшего понимания молекулярного и кристаллического строения вещества. Теория испарения включает в себя элементы кинетики реакций, термодинамики и теории твердого тела. Вопросы, связанные с направлением движения испаренных молекул, были решены в первую очередь с помощью вероятностного рассмотрения эффектов кинетики газов и теории сорбции. [c.37]

Мы уже упоминали о том, что константа скорости была введен в кинетику эмпирически в результате обработки множества экспериментальных данных. Затем последовали разумные попытки дать объяснение этой величине, исходя из молекулярной теории строения вещества. Рассуждения велись следующим образом химическая реакция может произойти только при столкновении молекул друг с другом. Следовательно, скорость химической реакции должна зависеть от числа столкновений молекул в единицу времени, т. е. от концентрации молекул и их скорости. Легче всего эту гипотезу было проверить на реакциях, п1[5отекающих в газовой фазе, так как именно для газов была хорошо разработана молекулярно-кинетическая теория. Из этой теории, в частности, следует, что скорость молекул зависи7 от их массы и абсолютной температуры. Средняя скорость движения молекул 11, масса 1 моль М и абсолютная температура Т газа связаны соотношением [c.21]

Успехи кинетической теории газов и связанное с ней учение о теплоте, получившее широкое признание в 60—70-х годах XIX в. не только среди физиков, но и среди химиков, привели к распространению дпнамяческих представлений о строении молекул атомы мыслились уже не как неподвижные частицы, соединенные силами химического сродства в жесткие структуры, а находяш имися в непрерывном движении. [c.321]

Газы. В гл. 1 на основании законов механики и простейших предположений о строении и свойствах материи мы получили газовые законы, опытное доказательство истинности которых служит свидетельством верности наших представлений о природе газоз. Таким путем мы уяснили себе и сущность температуры. Сейчас же мы хотим обратиться к количественной оценке теплоты, к теории теплоемкости. Для этой цели мы воспользуемся тем же ходом мыслей, который уже привел нас к положительным результатам. Нашей ближайшей задачей мы поставим себе нахождение величины Ср и для одно-, двух- и многоатомных газов при помощи кинетической теории газов. [c.28]

В тех случаях, когда размер частиц меньше длины свободного пробега молекул, необходимо учитывать молекулярное строение среды и при определении силы сопротивления среды пользоваться молекулярно-кинетической теорией газов. В этом случае сила сопротивления определяется по формуле (усредненно) [c.72]

Внутренние силы в конечном счете складываются из сил сцепления и отталкивания, действуЮ1пих между люлекулами, коллоидными и микроскопическими частицами, составляющими тела. Связь этих сил с обычны.ми. механическими силами в большинстве случаев имеет весьма сложный характер. Она выяснена достаточно полно только для наиболее простых и однородных тел. Так мо-лекулярно-кинетическая теория позволяет вычислить давление и внутреннее трение разреженных газов, исходя из величины массы молекул и температуры. Что же касается реальных твердых тел, то теория еще не в состоянии в полной мере связать молекулярно-кинетические свойства с механическими. Это объясняется сложностью строения реальных тел и влиянием ряда факторов, которые не учитываются теорией. Для примера укажем на техническую прочность кристаллов. Она в десятки и сотни раз меньше теоретической. А. Ф. Иоффе [3] показал, что это зависит от образования микротрещин, по которым идет разрушение кристаллов под нагрузкой. Еще меньше воз.можностей для вычисления внутренних механических сил дают молекулярно-кинетические теории аморфных тел и дисперсных систем. В самые последние годы достигнуты некоторые успехи в области теории механических свойств таких тел, но они еще далеки от своего завершения. Пока мы вынуждены ограничиваться лишь частными законо.мерностями, связывающими отдельные механические свойства тел со свойствами их молекул и частиц. Некоторые из этих зависимостей рассмотрены ниже. [c.21]

Крупным вкладом в развитие учения о скоростях химических реакций оказались работы Н. А. Меншуткина о скоростях образования сложных эфиров из спиртов и кислот (1877 —1884). Н. А. Меншуткин изучал влияние строения спиртов, а также и среды на скорость и предел реакций с кислотами. Он исследовал также реакции образования амидов и анилидов из соответствующих солей при действии кислот. Н. А. Меншуткин пошел значительно дальше М. Бертло и П. Сен-Жиля, и его выводы и экспериментальные данные были использованы в развитии как химической кинетики, так и теории химического строения. Плодотворными оказались кинетические представления. Основываясь на законе распределения скоростей молекул газа (установил К. Максвелл в 1859), Л. Пфаундлер (1867—1874) пришел к выводу, что реакция может осуществляться лишь в результате соударений молекул, энергия которых (скорость движения) выше некоторой критической величины. Число таких активных молекул возрастает с повышением температуры. На основе этих воззрений К. Гульдберг и П. Вааге в 1879 г. усовершенствовали закон действующих масс. С. Аррениус в 1889 г. развил теорию активных (возбужденных) молекул и предложил уравнение зависимости константы скорости реакции от энергии активации. [c.171]

Основные научные исследования относятся к электрохимии и химии поверхностных явлений, металлургии, металловедению и металлофизике. Впервые установил (1936) диффузионный механизм ползучести. Сформулировал (1940-е) представление о жаропрочности сплавов. Предложил оригинальную электрохимическую теорию окисления сплавов и кинетические уравнения, описывающие процесс окисления в самой общей форме. Разработал ряд материалов с высокими показателями жаропрочности, жаростойкости и элек-троэрозионной стойкости, приготовляемых методами порошковой металлургии. Разработал (1948) метод и технологию производства порошков железа из прокатной окалины и мартитовой руды, а также технологию каталитической переработки природных газов в газовые среды технологического назначения. Предложил методы комплексной электрозащиты сети магистральных газопроводов Украины. Изучал электронное строение неорганических тугоплавких соединений и металлов, свойства композиционных материалов. [c.527]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология