Молекулярно-кинетическая теория стремится объяснить свойства макроскопических тел и тепловые процессы, происходящие в них. Эти объяснения строятся на том, что все макроскопические тела состоят из отдельных частиц, которые постоянно находятся в беспорядочном движении.
Молекулярно-кинетическая теория — это очень правильное название, поскольку эта теория связывает изменения микроскопических и макроскопических параметров. Из курса физики восьмого класса вы знаете, что температура — эта мера средней кинетической энергии молекул. Значит, изменение таких микроскопических параметров, как скорость и кинетическая энергия молекул, влечет за собой изменение макроскопического параметра — температуры. А повышение температуры, как вы знаете, ведет к расширению тела, то есть, к увеличению его объёма, который тоже является одним из макроскопических параметров.
Молекулярно-кинетическая теория легла в основу всей молекулярной физики. Именно с её можно, например, определить размеры молекул. На этом уроке мы вспомним с основными положениями молекулярно-кинетической теории.
Именно с её можно, например, определить размеры молекул. На этом уроке мы вспомним с основными положениями молекулярно-кинетической теории. Каждое из этих утверждений неопровержимо доказано с опытов. Один из таких опытов позволяет определить размеры молекул. Было замечено, что если капельку масла объемом 1 мм3 поместить в достаточно большую емкость воды, то капелька не в состоянии занять площадь поверхности более чем 0,6 м2. Резонно предположить, что толщина слоя масла становится равной толщине молекулы, когда масло больше не может растекаться. Исходя из этого, можно определить толщину молекулы.Итак, мы видим, что размеры молекул измеряются в нанометрах, то есть в миллиардных долях метра. Столь малые размеры довольно трудно представить. Для наглядности можем сказать, что капля воды примерно во столько же раз больше, чем молекула воды, во сколько раз Земля больше, чем глобус. В ocнoвe МКТ cтpoeния вeщecтвa лeжaт тpи утвepждeния:
1) вeщecтвo cocтoит из чacтиц;
2) эти чacтицы бecпopядoчнo движутcя;
З) чacтицы взaимoдeйcтвуют дpуг c дpугoм. Kaждoe утвepждeниe cтpoгo дoкaзaнo c пoмoщью oпытoв.
Второе положение молекулярно-кинетической теории говорит нам о том, что все частицы, из которых состоят тела, находятся в непрерывном движении. Движение это может быть различным в зависимости от агрегатного состояния вещества. В твердых телах молекулы жестко связаны друг с другом, но всё же совершают небольшие колебания. В жидкостях молекулы довольно активно перемещаются, не имея четкого порядка. Слои жидкости легко могут меняться местами и перемешиваться. В газах же, молекулы находятся на большом расстоянии друг от друга и перемещаются с достаточно большими скоростями (порядка пятисот метров в секунду, при нормальных условиях).Ну и, конечно, частицы внутри тел взаимодействуют. Помимо столкновений, между частицами действуют силы притяжения и отталкивания. Силы притяжения наблюдаются до тех пор, пока расстояние между молекулами не меньше размеров самих молекул.
Как только расстояние между молекулами становится сравнимым с размерами самих молекул, силы отталкивания значительно возрастают. Эти силы, конечно, имеют электромагнитную природу. Разумеется, между всеми частицами возникает и гравитационное взаимодействие. Однако расчеты говорят о том, что гравитационные силы в данном случае, пренебрежимо малы, по сравнению с электромагнитными.
Среднюю скорость катера можно сосчитать по формуле:
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{{{S_1} + {S_2}}}{{{t_1} + {t_2}}}\]
Движение на обоих участках было равномерным, поэтому найти время \(t_1\) и \(t_2\) не составит труда.
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{{{S_1}}}{{{\upsilon _1}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{{{S_2}}}{{{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Так как участки равны по величине \(S_1=S_2=\frac{1}{2}S\), и скорость на первой участке больше скорости на втором в два раза \(\upsilon_1=2\upsilon_2\), то:
\[\left\{ \begin{gathered}
{t_1} = \frac{S}{{2{\upsilon _1}}} = \frac{S}{{4{\upsilon _2}}} \hfill \\
{t_2} = \frac{S}{{2{\upsilon _2}}} \hfill \\
\end{gathered} \right.\]
Подставим выражения для времен \(t_1\) и \(t_2\) в формулу средней скорости.
\[{\upsilon _{ср}} = \frac{S}{{\frac{S}{{4{\upsilon _2}}} + \frac{S}{{2{\upsilon _2 = \frac{S}{{\frac{{3S}}{{4{\upsilon _2 = \frac{{S \cdot 4{\upsilon _2}}}{{3S}} = \frac{{4{\upsilon _2}}}{3}\]
Значит необходимая нам скорость \(\upsilon_2\) определяется по такой формуле.