Kluczowa różnica – model cząstek materii a kinetyczna teoria molekularna
Cząsteczkowy model materii to model, który służy do wyjaśniania rozmieszczenia atomów, cząsteczek lub jonów obecnych w dowolnym materiale. Kinetyczna teoria molekularna to teoria stosowana do wyjaśnienia fizycznych właściwości gazu. Kluczową różnicą między modelem cząstek materii a kinetyczną teorią molekularną jest to, że model cząstek materii opisuje właściwości fazy stałej, ciekłej i gazowej materii, podczas gdy kinetyczna teoria molekularna opisuje właściwości gazów.
Co to jest cząsteczkowy model materii?
Cząsteczkowy model materii to model, który wyjaśnia rozmieszczenie cząstek (atomów, cząsteczek lub jonów) w określonej fazie materii. Istnieją trzy główne fazy, w których może istnieć każda materia: faza stała, faza ciekła i faza gazowa. Model cząstek wyraża następujące pojęcia:
- Cała materia jest zbudowana z małych cząstek.
- Te małe cząsteczki są zawsze w ruchu.
- Pomiędzy tymi cząsteczkami są puste przestrzenie.
- Gdy materia jest podgrzewana, ruch cząsteczek wzrasta.
Rysunek 1: Trzy fazy materii
Faza stała
Faza stała to faza materii, w której cząsteczki (atomy, cząsteczki lub jony, z których składa się ciało stałe) są mocno utrzymywane. Dlatego cząstki są bardzo gęsto upakowane. Między cząstkami są bardzo małe puste przestrzenie. Między cząstkami zachodzą bardzo silne oddziaływania międzycząsteczkowe. Te cechy nadają bryłom określony kształt. Ponieważ cząstki są ciasno upakowane, ich ruch jest prawie nieistotny (w większości przypadków można zaobserwować drgania; dlatego cząstki pozostają w określonych pozycjach). Ponieważ bryła nabiera stałego kształtu, ma również ustaloną objętość. Gęstość ciała stałego jest bardzo wysoka w porównaniu do cieczy i gazów.
Faza ciekła
Faza ciekła to faza materii, w której cząstki są upakowane blisko siebie, ale nie jest to ciasne upakowanie jak w ciałach stałych. Puste przestrzenie między cząstkami są duże w porównaniu z ciałami stałymi, ale są małe w porównaniu z gazami. Cząsteczki mogą się swobodnie poruszać. Ciecz nie ma określonego kształtu; uzyskuje kształt pojemnika, w którym znajduje się ciecz. Gęstość cieczy jest mniejsza niż ciała stałego i wyższa niż gazu. Jednak ciecz ma ustaloną objętość, ponieważ cząstki są gęsto upakowane.
Faza gazowa
Faza gazowa to faza materii, w której cząstki są w ciągłym ruchu w losowych kierunkach. Dlatego między cząsteczkami gazu występują duże przestrzenie. Cząstki te wypełniają zamknięty pojemnik, w którym znajduje się gaz. Następnie gaz uzyskuje objętość pojemnika. Gęstość gazu jest bardzo mniejsza w porównaniu z ciałami stałymi i cieczami.
Co to jest kinetyczna teoria molekularna?
Kinetyczna teoria molekularna to teoria opisująca fizyczne właściwości gazów na ich poziomie molekularnym. Koncepcje kinetycznej teorii molekularnej są następujące.
- Gazy zawierają cząsteczki, które są w ciągłym, losowym ruchu.
- Te cząstki nieustannie się ze sobą zderzają. Zderzenia są całkowicie elastyczne.
- Objętość cząsteczki gazu jest nieistotna w porównaniu z objętością pojemnika, w którym znajduje się gaz. Ale te cząstki mają znaczną masę.
- Nie ma międzycząsteczkowych sił między cząsteczkami gazu.
- Średnia energia kinetyczna gazu jest proporcjonalna do bezwzględnej temperatury gazu.
Rysunek 2: Czyste zderzenia między cząsteczkami gazu
Zależność między energią kinetyczną a prędkością cząsteczek gazu można podać poniżej.
KE=½.mv2
Gdzie KE jest energią kinetyczną, m jest masą cząsteczki gazu, a v jest średnią prędkością cząsteczek gazu. Ale pomiar tych parametrów jest trudny; w związku z tym równanie jest modyfikowane jak poniżej.
KE=3/2.kBT
Gdzie KE jest energią kinetyczną, kB jest stałą Boltzmanna (1.381×10-23 m2 kg s-2 K-1), a T jest bezwzględną temperaturą gazu (w kelwinach). To równanie wskazuje, że energia kinetyczna gazu jest wprost proporcjonalna do bezwzględnej temperatury gazu.
Jaka jest różnica między modelem cząstek materii a kinetyczną teorią molekularną?
Model cząstek materii a kinetyczna teoria molekularna |
|
| Cząsteczkowy model materii to model, który wyjaśnia rozmieszczenie cząstek (atomów, cząsteczek lub jonów) w określonej fazie materii. | Kinetyczna teoria molekularna to teoria, która wskazuje fizyczne właściwości gazów na ich poziomie molekularnym. |
| Komponenty | |
| Model cząstek materii opisuje właściwości fazy stałej, ciekłej i gazowej materii. | Kinetyczna teoria molekularna opisuje właściwości gazów. |
| Treść | |
| Model cząstek materii wyjaśnia układ cząstek w ciele stałym, cieczy lub gazie. | Teoria kinetyczna molekularna wyjaśnia związek między energią kinetyczną a innymi właściwościami gazu. |
Podsumowanie – model cząstek materii a kinetyczna teoria molekularna
Model cząstek i kinetyczna teoria molekularna wyjaśniają różne właściwości fizyczne materii. Model cząstek to model, który wyjaśnia ułożenie cząstek (atomów, cząsteczek lub jonów) w określonej fazie materii. Kinetyczna teoria molekularna opisuje związek między energią kinetyczną a innymi właściwościami gazu. Kluczową różnicą między modelem cząstek materii a kinetyczną teorią molekularną jest to, że model cząstek materii opisuje właściwości fazy stałej, ciekłej i gazowej materii, podczas gdy kinetyczna teoria molekularna opisuje właściwości gazów.
