Конспект урока: Молекулярная физика и термодинамика. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Характер движения и взаимодействия молекул в газах, жидкостях и твёрдых телах. Масса молекул. Количество вещества

Количество вещества

Любое вещество состоит из частиц, поэтому количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц. Единица количества вещества называется молем. 

Отношение числа молекул $N$ вещества к количеству вещества называется постоянной Авогадро $N_A$:

$N_A=\frac{N}{\nu }$.

Для более простого восприятия можно представлять моль как «пакеты», по которым «фасуют» молекулы или атомы, где в каждый пакет влезает число Авогадро молекул или атомов.

Таким образом, количество вещества $\nu$ можно найти как отношение числа N атомов или молекул вещества к постоянной Авогадро $N_A$:

$\nu =\frac{N}{N_A}$.

Молярная масса

Как было отмечено в более ранних курсах физики, для измерения массы необходим эталон, относительно которого мы будем делать измерения. В молекулярной физике в роли эталона выступает одна двенадцатая массы изотопа углерода ${}_6{}^{12}\mathrm{C}$. Эта единица массы получила название: атомная единица массы 
(1 а. е. м.). Массы молекул всех химических элементов отличны друг от друга.

Для описания массы вещества, взятого в количестве 1 моль, вводится физическая величина — молярная масса.

Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль).
 

Молярную массу вещества можно найти путём определения количества вещества при известной массе вещества. Подставив уравнение $\nu =\frac{N}{N_{\mathrm{A}}}$ в уравнение выше, молярную массу $M$ вещества можно выразить через массу молекулы $m_0$: 

$M=\frac{m}{\nu }=\frac{m·N_{\mathrm{A}}}{N}=m_0·N_{\mathrm{A}}$.

Масса молекул

Для определения массы молекулы $m_0$ нужно разделить массу $m$ вещества на число $N$ молекул в нём: 

$m_0=\frac{m}{N}=\frac{m}{\nu ·N_{\mathrm{A}}}=\frac{M}{N_{\mathrm{A}}}$.
 

Таким образом, чтобы найти массу молекулы вещества, нужно знать молярную массу вещества $M$ и постоянную Авогадро $N_{\mathrm{A}}$. Молярная масса вещества обычно определяется химическими методами, постоянная Авогадро с высокой точностью определена несколькими физическими методами.