Номер 5, страница 24 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 2. Основы молекулярно-кинетической теории. Параграф 2.2. Масса молекул. Постоянная Авогадро - номер 5, страница 24.

Условие.

5. Почему в молекулярно-кинетической теории появилось несколько «масс» — относительная молекулярная, молярная?

Решение.

В молекулярно-кинетической теории (МКТ) и химии используется несколько различных понятий, связанных с массой, поскольку они служат разным целям и обеспечивают удобство при работе на разных уровнях: от отдельных атомов до макроскопических количеств вещества. Появление этих понятий было обусловлено следующими причинами.

Относительная молекулярная масса

Абсолютные массы отдельных атомов и молекул ($m_0$) чрезвычайно малы (порядка $10^{-26} - 10^{-24}$ кг), и оперировать такими числами в расчетах крайне неудобно. Чтобы упростить работу с этими величинами, была введена относительная шкала масс. За эталон сравнения была принята 1/12 часть массы атома изотопа углерода-12. Эта единица получила название атомная единица массы (а.е.м.), $1 \text{ а.е.м.} \approx 1.66 \cdot 10^{-27}$ кг.

Относительная молекулярная масса ($M_r$) — это безразмерная величина, которая показывает, во сколько раз масса одной молекулы вещества больше, чем 1 а.е.м.

$M_r = \frac{m_0}{1 \text{ а.е.м.}}$

Использование этой величины позволяет работать с простыми, близкими к целым, числами (например, для кислорода $O_2$ относительная молекулярная масса $M_r \approx 32$) и удобно сравнивать массы различных молекул между собой.

Ответ: Относительная молекулярная масса появилась для удобства сравнения масс атомов и молекул, что позволяет избежать использования чрезвычайно малых значений их абсолютных масс в расчетах.

Молярная масса

При изучении свойств веществ на макроскопическом уровне (например, в химических реакциях или в термодинамике) важно установить связь между массой образца, которую легко измерить, и количеством частиц (молекул, атомов) в нем. Для этой цели было введено понятие количества вещества ($\nu$), единицей измерения которого является моль. 1 моль любого вещества содержит строго определенное число частиц, равное постоянной Авогадро ($N_A \approx 6.022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$).

Молярная масса ($\text{M}$) — это масса одного моля вещества. Она измеряется в г/моль или кг/моль и служит «мостом» между микромиром (масса одной частицы) и макромиром (масса измеряемого образца). Молярная масса связана с абсолютной массой молекулы соотношением: $M = m_0 \cdot N_A$.

Главное удобство заключается в том, что численно молярная масса, выраженная в г/моль, совпадает с относительной молекулярной массой ($M \text{ [г/моль]} = M_r$). Это позволяет, зная массу вещества $\text{m}$, легко найти количество вещества (число молей) в нем по формуле: $\nu = \frac{m}{M}$.

Ответ: Молярная масса появилась как величина, связывающая массу вещества, которую можно измерить на весах, с количеством частиц в этом веществе. Это является ключевым для практических расчетов в химии и молекулярной физике.