Концентрация молекул (численная концентрация) — это физическая величина, равная отношению числа молекул к объему , в котором они содержатся. Она показывает, сколько частиц находится в единице объема вещества. В системе СИ концентрация измеряется в м⁻³ (обратных кубических метрах). Основная формула Основная формула для расчета концентрации выглядит следующим образом: Где:
- — концентрация молекул; — общее число частиц (безразмерная величина); — объем системы ( ).
Связь с другими физическими величинами Концентрация является ключевым параметром в молекулярно-кинетической теории (МКТ) и термодинамике, связывая микроскопические характеристики частиц с макроскопическими параметрами газа (давлением, температурой). 1. Связь с плотностью вещества ( ): Где — масса одной молекулы. 2. Связь с количеством вещества ( ) и числом Авогадро ( ): Поскольку , формулу можно записать как: Где — молярная концентрация ( ). 3. Основное уравнение МКТ идеального газа: Давление газа прямо пропорционально концентрации его молекул и средней кинетической энергии их поступательного движения: Или через абсолютную температуру ( ): Где — постоянная Больцмана ( ). Из этой формулы следует, что при постоянной температуре давление газа определяется исключительно его концентрацией. Физический смысл и зависимости
- Сжимаемость: В газах концентрация молекул значительно меньше, чем в жидкостях и твердых телах, что объясняет их высокую сжимаемость.
- Закон Авогадро: При одинаковых давлении и температуре концентрация молекул любого идеального газа одинакова.
- Нормальные условия (н.у.): При температуре ( ) и давлении концентрация молекул газа составляет число Лошмидта:
Сводная таблица единиц
| Величина | Обозначение | Единица измерения (СИ) |
|---|---|---|
| Концентрация молекул | ||
| Молярная концентрация | ||
| Число молекул | — (единицы) | |
| Объем |
Я могу подготовить для вас примеры решения задач на расчет концентрации в различных термодинамических процессах. Хотите, чтобы я это сделал?