11. Molekulová fyzika

11. Molekulová fyzika

• časť fyziky, ktorá sa zaoberá prenosom vnútornej energie (teplom,tepelnou výmenou) pričom teleso považujeme za súbor častíc
• skúma interakciu telesa ako sústavy častíc s okolím
• molekulovo-kinetická teória látok – je založená na 3 poznatkoch :

1. a) všetky telesá sa skladajú z častíc
2. b) všetky časti na seba navzájom pôsobia príťažlivými a odpudivými silami
3. c) všetky molekuly sa ustavične neusporiadane pohybujú

• atóm – najmenšia chemickynedeliteľná častica látky

– ich zložením vznikajú molekuly

– hmotnosti atómov a molekúl vyjadrujeme v porovnaní s atómovou hmotnostnou jednotkou = 1/12 hmotnosti nuklidu uhlíka

– hmotnosť atómu vyjadruje relatívna atómová hmotnosť

A _r = m _A / m _r

– hmotnosť molekuly vyjadruje relatívna molekulová hmotnosť

M _r = m _m / m _r

• látkové množstvo – množstvo látky v móloch => obsahuje toľko častíc ako je v 12g nuklidu uhlíka

n = N / N _A

• N _A - Avogadrova konštanta – počet častíc v 1 móle

• mólová hmotnosť – hmotnosť 1 mólu látky

M  _m= m / n

• mólový objem – objem 1 mólu látky

V _m = V / n

• závislosť sily pôsobiacej medzi časticami od jej vzdialenosti :

• z grafu vyplýva, že častice kmitajú okolo svojich rovnovážnych polôh

• základná predstava o látkach jednotlivých skupenstiev :

1. plynné látky – nemajú stály tvar (slabé príťažlivé sily) ani objem (slabé odpudivé sily)

– molekuly sú od seba veľmi ďaleko asi 10-krát ďalej ako ich rozmery => častice sa voľne pohybujú a získavajú veľké rýchlosti => majú veľkú E _k

– sily medzi časticami sú slabé => väzbová energia je maličká

E _k >>0 E _p = 0 => E = E _k

1. kvapalné látky – nemajú stály tvar (slabé príťažlivé sily) a stály objem (silné odpudivé sily)

– častice sú bližšie ako v plynoch, ich vzdialenosť je podobná ako v pevných látkach => pohyb častíc je obmedzený oproti plynom (častice kmitajú okolo rovnovážnych polôh, ktoré sa môžu ľahko posúvať) => ich rýchlosť je menšia ako v plynoch

– väzby medzi časticami sú silnejšie ako v plynoch => E _pje ako v plynoch

E _k > 0 E _p > 0 => E = E _k + E _p

1. pevné látky – majú stály tvar (silné príťažlivé sily) a stály objem (silné odpudivé sily)

– molekuly sú tak ďaleko od seba, aký je ich rozmer => ich pohyb je veľmi obmedzený (kmitajú len okolo pevných rovnovážnych polôh) => majú maličkú rýchlosť => maličkú E _k

– silové pôsobenie medzi časticami je veľké => E _pje obrovská

E _k = 0 E _p >> 0 => E = E _p

1. plazma – nabité častice

– sústava elektricky nabitých a neutrálnych častíc

• Skupenské premeny – spôsobené dodávaním alebo odoberaním tepla

1) Topenie – zmena pevného na kvapalné skupenstvo

– teplo sa dodáva látke

– teplota, pri ktorej nastáva topenie – teplota topenia – T _t

• skupenské teplo topenia – udáva množstvo tepla na roztopenie daného telesa
• merné skupenské teplo topenia – množstvo tepla na roztopenie 1 kg danej látky – l _t

• teplota topenia závisí od tlaku

2) Tuhnutie – zmena kvapalného na pevné skupenstvo

– teplo sa látke odoberá

– ostatné všetko platí ako pri topení

3) Sublimácia – zmena pevného na plynné skupenstvo

– teplo sa dodáva telesu

– teplota, pri ktorej látka sublimuje sa volá teplota sublimácie – T _S

• skupenské teplo sublimácie – udáva množstvo tepla na sublimáciu daného telesa
• merné skupenské teplo sublimácie – množstvo tepla potrebného na sublimáciu 1 kg danej látky – l _s
• teplota sublimácie závisí od tlaku

4) Desublimácia – zmena plynného skupenstva na pevné

– teplo sa odovzdáva

– ostatné všetko platí ako pri sublimácii

5) Vyparovanie – zmena kvapalného skupenstva na plynné

– teplo sa musí dodávať

– teplota, pri ktorej nastáva vyparovanie z povrchu je ľubovoľná

– teplota, pri ktorej nastáva vyparovanie kvapaliny z celého objemu – teplota varu – T _V

• skupenské teplo vyparovania – množstvo tepla na odparenie daného telesa