МОЛЕКУЛЯ́РНО-КИНЕТИ́ЧЕСКАЯ ТЕО́РИЯ

МОЛЕКУЛЯ́РНО-КИНЕТИ́ЧЕСКАЯ ТЕО́­РИЯ (МКТ), тео­рия строе­ния ве­ще­ст­ва, ба­зи­рую­щая­ся на сле­дую­щих по­ло­же­ни­ях: ве­ще­ст­во со­сто­ит из час­тиц ни­чтож­но ма­лых раз­ме­ров, эти час­ти­цы на­хо­дят­ся в не­пре­рыв­ном хао­ти­че­ском (те­п­ло­вом) дви­же­нии и взаи­мо­дей­ст­ву­ют друг с дру­гом пу­тём столк­но­ве­ний.

Ис­то­рия ста­нов­ле­ния и раз­ви­тия МКТ на­чи­на­лась с ин­туи­тив­ных до­га­док мыс­ли­те­лей ан­тич­но­сти (Де­мок­рит, Эпи­кур) об атом­ной при­ро­де ве­ществ. Бо­лее обос­но­ван­ные, но всё ещё ги­по­те­ти­че­ские ато­ми­сти­че­ские пред­став­ле­ния раз­ви­ва­лись в 17–18 вв. (Р. Де­карт, И. Нью­тон, М. В. Ло­мо­но­сов и др.). Вес­кие до­ка­за­тель­ст­ва атом­но-мо­ле­ку­ляр­но­го строе­ния ве­ществ по­лу­че­ны в 1-й пол. 19 в. (Дж. Даль­тон, Ж. Л. Гей-Люс­сак, А. Аво­гад­ро) в ре­зуль­та­те от­кры­тия эм­пи­рич. га­зо­вых за­ко­нов. В сер. 19 в. сде­ла­ны от­кры­тия, за­ло­жив­шие ос­но­вы МКТ: от­кры­тие прин­ци­па эк­ви­ва­лент­но­сти те­п­ло­ты и ра­бо­ты (Дж. Джо­уль), вве­де­ние по­ня­тия аб­со­лют­ной темп-ры и её свя­зи с те­п­ло­вой энер­ги­ей (У. Том­сон и Р. Клау­зи­ус), ус­та­нов­ле­ние рас­пре­де­ле­ния ско­ро­стей те­п­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул (Дж. К. Мак­свелл). Окон­ча­тель­но МКТ ут­вер­ди­лась по­сле то­го, как не­сколь­ки­ми не­за­ви­си­мы­ми спо­со­ба­ми бы­ло ус­та­нов­ле­но зна­че­ние Аво­гад­ро чис­ла, что по­зво­ли­ло оп­ре­де­лить мас­су и оце­нить эф­фек­тив­ные раз­ме­ры ато­мов и мо­ле­кул (кон. 19 – нач. 20 вв.).

К осн. по­ня­ти­ям МКТ от­но­сят­ся: ср. дли­на $l$ сво­бод­но­го про­бе­га мо­ле­кул, ср. ско­рость $v$ те­п­ло­во­го дви­же­ния мо­ле­кул и чис­ло столк­но­ве­ний $ν$ в еди­ни­цу вре­ме­ни. Дли­на сво­бод­но­го про­бе­га оп­ре­де­ля­ет­ся чис­лом $n$ мо­ле­кул в еди­ни­це объ­ё­ма и эф­фек­тив­ным се­че­ни­ем $σ$ столк­но­ве­ний: $l= (nσ )^{–1}$. Чис­ло столк­но­ве­ний в еди­ни­цу вре­ме­ни $ν=v/l$. МКТ, по­стро­ен­ную на этих (весь­ма ог­ра­ни­чен­ных) по­ня­ти­ях, при­ня­то на­зы­вать эле­мен­тар­ной МКТ. Для раз­ре­жен­ных га­зов МКТ ус­пеш­но объ­яс­ня­ет все из­вест­ные эм­пи­рич. за­ко­ны (Бой­ля – Ма­ри­от­та за­кон, Гей-Люс­са­ка за­ко­ны, Аво­гад­ро за­кон), ка­че­ст­вен­но и при­бли­жён­но ко­ли­че­ст­вен­но опи­сы­ва­ет тер­мо­ди­на­мич. и ки­не­тич. свой­ст­ва раз­ре­жен­ных га­зов (урав­не­ние со­стоя­ния, чис­ло столк­но­ве­ний мо­ле­кул со стен­кой со­су­да, вяз­кость, те­п­ло­про­вод­ность и диф­фу­зию). МКТ по­зво­ля­ет свя­зать мак­ро­ско­пич. и мик­ро­ско­пич. па­ра­мет­ры иде­аль­но­го га­за: дав­ле­ние $p=(2/3)nE_\text{к}$ ($E_\text{к}$ – ср. ки­не­тич. энер­гия мо­ле­кул), ко­эф. ди­на­мич. вяз­ко­сти $η=(1/3)vlρ$ ($ρ$ – плот­ность га­за), ко­эф. те­п­ло­про­вод­но­сти $χ=ηc_v$ ($c_v$ – те­п­ло­ём­кость га­за при по­сто­ян­ном объ­ё­ме), ко­эф. диф­фу­зии $D=(1/3)vl$.

В 20 в. МКТ по­лу­чи­ла даль­ней­шее раз­ви­тие на ос­но­ве кван­то­вой ме­ха­ни­ки и ста­ти­стич. фи­зи­ки и ны­не со­став­ля­ет тео­ре­тич. часть фи­зич. и хи­мич. ки­не­ти­ки. Эле­мен­тар­ная МКТ при этом не ут­ра­ти­ла сво­его зна­че­ния для фор­ми­ро­ва­ния пер­вич­ных пред­став­ле­ний о при­ро­де ве­ще­ст­ва и оце­нок по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны ско­ро­сти ре­лак­са­ци­он­ных про­цес­сов в га­зах.