Якщо відома маса речовини, то кількість речовини може бути знайдено за формулою:
Число молекул, що містяться в одному молі будь-якої речовини, є величина постійна і дорівнює числу Авогадро:
NА = 6 × 10 23 моль -1.
Кількість молекул, що містяться в речовині, може бути знайдено за формулою:
При нормальних умовах один моль будь-якого газу займає об'єм:
Vμ = 22,4 л / моль.
Надалі під нормальними умовами будемо розуміти такий стан газу, при якому:
p = 1 атм,
t = 0 ° C.
3. Досвід Штерна. У 1920 році німецьким фізиком О. Штерном була проведена експериментальна перевірка закону розподілу молекул за швидкостями. Створена ним установка (рис. 1.1) складалася з двох порожнистих циліндрів A і B. розташованих співвісно. По осі O циліндрів розташовувалася посріблена платинова дріт. При пропущенні електричного струму дріт нагрівалася, і атоми срібла відривалися від її поверхні. Більшість з них осідали на внутрішній стінці циліндра A. а частина атомів, пролетівши через вузьку щілину, утворила на внутрішній стінці циліндра B вузьку смужку срібла.
При нерухомих циліндрах атоми срібла відкладалися навпаки щілини в точці M. а товщина шару смужки була рівномірною. При обертанні циліндрів з кутовий швидкістю місце відкладення атомів срібла зміщувалося в точку K. Пояснюється це тим, що поки атом срібла пролітає відстань між циліндрами, циліндр B встигає повернутися на деякий кут.
Нехай - швидкість атомів срібла, тоді час їх руху між циліндрами:
З іншого боку, за цей же самий час відбувається поворот циліндра B на дугу l. і цей час одно:
Прирівнюємо праві частини цих виразів і з отриманого рівняння знаходимо формулу для обчислення швидкості атомів срібла:
Досвід Штерна показав, що атоми срібла рухаються з різними швидкостями. Про це свідчить нерівномірна товщина шару срібла в точці K. Швидкі молекули відкладалися ближче до точки M. повільні - далі. Найбільшу товщину шару утворили атоми, що рухаються з найімовірнішого швидкістю н. яка склала близько 500 м / с. Форма шару в розрізі відповідає закону розподілу молекул за швидкостями, знайденому Дж. Максвеллом. Вид цього розподілу зображений на рис. 1.2.
4. Сили і енергія міжмолекулярної взаємодії. Між молекулами на малих відстанях одночасно діють як сили тяжіння, так і відштовхування. При наближенні двох молекул починають переважати сили відштовхування, при видаленні - сили тяжіння.
На рис. 1.3 зображений графік залежності рівнодіюча F сил взаємодії двох молекул від відстані між ними. Для сил відштовхування вибрано позитивний напрямок, для сил тяжіння - негативне.
Відстань r0 на графіку відповідає положенню стійкої рівноваги молекул, тому рівнодіюча сил в цьому випадку дорівнює нулю. На відстані r1 сили тяжіння приймають максимальне за абсолютною величиною значення. Якщо вдалося видалити молекули на таку відстань, то при подальшому збільшенні відстані сили тяжіння починають спадати. Отже, відстань r1 можна вважати точкою розриву.
Відстань, на якому сили взаємодії молекул настільки малі, що ними можна знехтувати, називається радіусом молекулярного дії Rм.
Сили взаємодії мають електромагнітну природу і характеризуються потенційною енергією. Графік її залежності від відстані між молекулами зображений на рис. 1.4. Зауважимо, що положення стійкої рівноваги r0 молекул відповідає мінімум потенційної енергії.