ทฤษฎีอะตอม

สสาร (Matter)

·       สสาร  ประกอบขึ้นจากอนุภาคที่เล็กลงไปที่เรียกว่า โมเลกุล (Molecule)

·       โมเลกุล ประกอบด้วยอะตอม (Atom) หลายๆอะตอม

·       อะตอม (โครงสร้างของอะตอม) จะประกอบด้วยอนุภาคเล็กๆ คือ อิเล็กตรอน (Electron),โปรตอน (Proton) และ นิวตรอน (Neutron)

·       โปรตอน และนิวตรอน จะอยู่ตรงกลางของอะตอม ซึ่งเรียกว่า นิวเคลียส (Nucleus)

·       อิเล็กตรอน จะวิ่งรอบๆ นิวเคลียสเป็นวงโคจร

อิเล็กตรอน (Electron) วิ่งเป็นวงโคจร รอบๆ นิวเคลียส (Nucleus)

อิเล็กตรอน (Electron)

·       อิเล็กตรอน มีขนาดโตกว่าโปรตอน

·       มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางโตเป็น 3 เท่าของขนาดโปรตอน (ประมาณ 0.22 ในล้านล้านส่วนของนิ้ว)

·       มีมวลประมาณ 9.1091 x 10^-3 กิโลกรัม (เบากว่าโปรตอน 1840 เท่า)

·       อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟ้าลบ ( - ) 

·       มีเส้นแรงไฟฟ้าพุ่งตรงเข้าสู่ตัวในทุกทิศทาง

อิเล็กตรอนโคจร และเส้นแรงของประจุ

โปรตอน (Proton)

·       โปรตอน เป็นอนุภาคขนาดเล็ก

·       มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.07 ในล้านล้านส่วนของนิ้ว

·       มีมวลประมาณ 1.67252 x 10^-27 กิโลกรัม (หนักกว่าอิเล็กตรอนประมาณ 1840 เท่า)

·       โปรตอนมีประจุไฟฟ้าเป็นบวก ( + )

·       เส้นแรงของสนามไฟฟ้าของประจุจะพุ่งออกจากโปรตอนทุกทิศทาง

โปรตอน และเส้นแรงสนามไฟฟ้าของประจุ

นิวตรอน (Neutron)

·       นิวตรอน เป็นอนุภาคพื้นฐานอีกชนิดหนึ่ง

·       มีมวลประมาณ 1.67482 x 10^-27 กิโลกรัม

·       ไม่มีประจุไฟฟ้า

นิวเคลียส (Nucleus)

·       นิวเคลียส เป็นศูนย์กลางของอะตอม

·       ประกอบด้วย นิวตรอน และโปรตอน

·       จำนวนโปรตอนในนิวเคลียสจะแสดงให้ทราบถึงอะตอมของธาตุแตกต่างกันไป

·       จำนวนโปรตอนที่มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอมเรียกว่า เลขเชิงอะตอม (Atomic Number)

·       เลขเชิงอะตอม ใช้บอกชนิดของธาตุได้

นิวเคลียสของอะตอม ไฮโดรเจน

นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม

นิวเคลียสของอะตอมทองแดง

สภาวะปรกติของอะตอม

·       จะมีจำนวนอิเล็กตรอนและโปรตอนเท่ากัน

·       อะตอมจึงมีประจุไฟฟ้าบวกและลบเท่ากัน ประจุไฟฟ้าทั้งสองจึงทำลายอำนาจกันหมดพอดี

·       อะตอมมีสภาพเป็นกลางทางไฟฟ้า

อะตอมสภาพปรกติ เป็นกลางทางไฟฟ้า

สภาวะ ที่เป็นไอออน (Ion)

·       เป็นสภาวะอะตอมมีประจุไฟฟ้าบวก หรือ ลบ

·       สภาวะอะตอมศูนย์เสียอิเล็กตรอน

o   อะตอมจะมีอิเล็กตรอนน้อยกว่าโปรตอน

o   อะตอมก็จะมีประจุไฟฟ้าบวก

·       สภาวะอะตอมได้รับอิเล็กตรอน

o   อะตอมจะมีอิเล็กตรอนมากกว่าโปรตอน

o   อะตอมก็จะมีประจุไฟฟ้าลบ

อะตอมที่แสดงไอออนบวก และลบ

การเกิดไฟฟ้า

เมื่ออิเล็กตรอนหลุดจากอะตอม ไฟฟ้าจะเกิดขึ้น

อิเล็กตรอนจะหลุดพ้นจากอะตอม หรือ เกิดไฟฟ้าขึ้นได้โดย

·       วิธีถูกกันระหว่างวัตถุต่างกัน 2 ชนิด

·       ปฏิกิริยาทางเคมี

·       จากอำนาจแม่เหล็ก

·       จากความร้อน

·       จากความกดดัน

·       โดยวิธีแสงสว่าง

สถานะของสาร

ของแข็ง หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคมาก อนุภาคอยู่ใกล้ชิดกัน ดังนั้นจึงมีรูปร่างและปริมาตรของมันเอง โดยไม่เปลี่ยนไปตามรูปร่างของภาชนะที่บรรจุ

ของเหลว หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยกว่าของแข็ง อนุภาคไม่ได้อยู่ชิดกันอย่างของแข็ง จึงมีปริมาตรที่แน่นอน แต่มีรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามภาชนะที่บรรจุ 

ก๊าซ หมายถึง สารที่มีแรงยึดเหนี่ยวระหว่างอนุภาคน้อยมาก อนุภาคฟุ้งกระจายจนเต็มภาชนะที่บรรจุตลอดเวลา มีปริมาตรและรูปร่างไม่แน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามลักษณะของภาชนะที่บรรจุ 
ทฤษฎีจลน์ของก๊าซ ( The Kinetic Theory of Gases ) ใช้อธิบายสมบัติทางกายภาพของก๊าซ


1. ก๊าซประกอบด้วยอนุภาคเล็ก ๆ เป็นจำนวนมาก อนุภาคเหล่านี้อยู่ห่างกันมากและไม่มีแรงกระทำต่อกัน
2. โมเลกุลของก๊าซมีมวล และมีขนาดเล็กมาก จนถือว่าโมเลกุลเป็นศูนย์ 
3. โมเกลุของก๊าซเคลื่อนที่อย่างอิสระ ด้วยอัตราเร็วคงที่ตลอดเวลาในแนวเส้นตรง 
4. เมื่อโมเลกุลของก๊าซชนกันเอง หรือ ผนังของภาชนะ จะมีการถ่ายเทพลังงานจลน์ระหว่างกันได้ แต่ไม่มีการเปลี่ยนแปลงเป็นพลังงานรูปอื่น 
5. ที่อุณหภูมิเดียวกันก๊าซทุกชนิดจะมีพลังงานจลน์เฉลี่ยเท่ากัน และแปรผันตรงกับอุณหภูมิเคลวิน E = mv2
6. ความดันของก๊าซจะเกิดจากการที่โมเลกุลเคลื่อนที่ชนผนังภาชนะเท่านั้น การชนกันเองจะไม่ทำให้เกิดความดัน โดยความดันจะสูงถ้าโมเลกุลชนผนังด้วยความเร็วและความแรงสูง รวมถึงความถี่ในการชนผนังภาชนะสูง



กฎของบอยล์ (Boyle , s Law) 

“ เมื่อใช้อุณหภูมิและมวลของก๊าซคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผกผันกับความดัน ” 

P1V1 = P2V2 = P3V3 

กฎของชาร์ลส์ (Charles , law)

“ เมื่อความดันและมวลของก๊าซคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันโดยตรง กับอุณหภูมิเคลวิน ”

= = 

กฎของเกย์ลุสแซก (Gay - Lussac, s Law)

“ เมื่อปริมาตรและมวลของก๊าซคงที่ ความดันของก๊าซจะแปรผันโดยตรงกับอุณหภูมิเคลวิน ”

= หรือ = 

กฎของอาโวกาโดร (Avogadro, s law)

“ เมื่ออุณหภูมิและความดันคงที่ ปริมาตรของก๊าซจะแปรผันโดยตรงกับปริมาณ (จำนวนโมล) ของก๊าซนั้น ”

= หรือ = 

กฎรวมของก๊าซ และ สมการภาวะของก๊าซอุดมคติ (Combined gas law : equation state of ideal gas)

กฎรวมก๊าซ เป็นการนำกฎของบอยล์และกฎของชาร์ลส์มารวมกัน เพื่อแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง P , V และ T 


ใช้ความสัมพันธ์ดังนี้ = 


สมการภาวะของก๊าซอุดมคติ

PV = nRT


ทฤษฎีจลน์กับกฎของบอยล์ 

ที่อุณหภูมิคงที่ โมเลกุลของก๊าซชนิดเดียวกันจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเฉลี่ยคงที่ เมื่อทำให้ปริมาตรของก๊าซลดลงโดยที่จำนวนโมเลกุลเท่าเดิม โมเลกุลที่อยู่ในภาชนะจะอัดกันแน่นมากขึ้น และมีโอกาสชนกับผนังบ่อยครั้งขึ้น หรือมีความดันเพิ่มขึ้น และเมื่อทำให้ปริมาตรเพิ่มขึ้นจะก่อให้เกิดที่ว่างมากขึ้น เป็นผลทำให้โมเลกุลชนกับผนังภาชนะน้อยลง ซึ่งความดันจะลดลง

ทฤษฎีจลน์กับกฎของชาร์ลส์ 

เมื่ออุณหภูมิของก๊าซเพิ่มขึ้นจะทำให้ความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลของก๊าซเพิ่มขึ้น โมเลกุลจึงชนกับผนังของภาชนะได้บ่อยและแรงขึ้น ทำให้ความดันภายในภาชนะเพิ่มขึ้น เมื่อความดันเพิ่มจนมากกว่าความดันภายนอก ก๊าซในระบบจะขยายตัวออกเพื่อรักษาความดันให้คงที่ (ความดันภายในเท่ากับความดันภายนอก) ปริมาตรของก๊าซจึงเพิ่มขึ้น ในทำนองเดียวกันเมื่อลดอุณหภูมิ โมเลกุลของก๊าซจะเคลื่อนที่ช้าลงทำให้อัตราการชนผนังภาชนะลดลง ความดันของระบบจึงลดลง

ดังนั้น ก๊าซในระบบจึงหดตัวลงเพื่อจะทำให้ความดันคงที่ ปริมาตรของก๊าซจึงลดลง

ทฤษฎีจลน์กับกฎของเกย์ – ลูสแซก

เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น พลังงานจลน์และความเร็วเฉลี่ยของโมเลกุลเพิ่มขึ้น อัตราการชนผนังภาชนะและความเร่งในการชนเพิ่มขึ้น แต่ปริมาตรภาชนะคงที่จึงทำให้ความดันของก๊าซในระบบเพิ่มขึ้น