Длина свободного пробега молекул газа

При движении молекула газа сталкивается с другими молекулами.

Длина свободного пробега молекулы (l) – расстояние, которое она проходит между двумя последовательными столкновениями.

Пусть за 1 с молекула совершает в среднем Z столкновений. Общий путь, пройденный за это время будет: . Тогда средняя длина свободного пробега . Так как S – путь за секунду, то , где v_ср – средняя скорость движения молекулы.

Таким образом, [l_ср] = 1 м.

· Если l в сосуде больше его линейных размеров, то вакуум считают глубоким.

· В космосе l может достигать 10⁶ км.

2.3.2. Давление газа. Основное
уравнение МКТ идеального газа

Давление газа обусловлено ударами его молекул о стенки сосуда. Чем больше скорость (кинетическая энергия Е_к) молекул, тем сильнее удары и выше давление. С другой стороны, чем выше концентрация газа n, тем чаще происходят удары и выше давление. Таким образом, давление . Установлено, что – основное уравнение МКТ идеального газа, где – средняя кинетическая энергия одной молекулы; m – масса молекулы; – средняя квадратичная скорость движения молекулы.

Температура и энергия

Температура

Можно отметить, что одни тела нагреты сильнее, другие – слабее.

Температура– характеристика степени нагретости тела.

Опыт показывает, что при соприкосновении двух тел разной температуры одно нагревается, другое – остывает.

Известно также, что объем жидкости зависит от ее температуры. На этом принципе построен термометр – прибор для определения температуры.

В тонкой прозрачной трубке находится подкрашенная жидкость (например, спирт). В зависимости от температуры тела эта жидкость либо нагревается (длина её столбика увеличивается), либо охлаждается (длина столбика уменьшается). Градуировку шкалы проводят так:

1) отмечают положение конца столбика жидкости при погружении термометра в тающий лёд – отметка начала отсчёта «0»;

2) отмечают положение конца столбика жидкости при погружении в кипящую воду при нормальном атмосферном давлении – отметка «100»;

3) делят отрезок между отметками на 100 равных частей (делений).

· Одно деление называют одним градусом шкалы Цельсия (1⁰С) в честь Андерса Цельсия (1701–1744, Швеция), предложившего эту шкалу.

· Для обеспечения точности измерений масса жидкости в трубке должна быть существенно меньше массы тела, температуру которого измеряют

Абсолютный нуль температуры

Рассмотрим газ в сосуде, причём масса газа m и объем сосуда V неизменны. Из опытов следует, что скорость v движения молекул газа, и его давление р зависят от температуры t. График зависимости р(t) – прямая, наклон которой зависит от m и V газа.

Опыты, проведенные в 1787 г. Жаком Шарлем (1746–1823, Франция) показали что, независимо от m и V газа, все прямые пересекают ось t в точке –273,15⁰С. Уильям Кельвин (1824–1907, Англия) выдвинул идею, что при t = –273,15⁰С прекращается поступательное движение молекул всех веществ, независимо от их агрегатного состояния (из p ~ и р = 0 Þ = 0). Модуль скорости движения молекул не может быть отрицательным, поэтому в природе не может быть температуры ниже –273,15⁰С.

Абсолютный нуль – температура
t = –273,15⁰С, при которой должно прекратиться поступательное движение молекул.

Абсолютная шкала температур (шкала Кельвина) (Т) – шкала температур, где за нуль принимают абсолютный нуль.

[Т] = 1 К – кельвин. 1 К = 1⁰С. Между шкалами Кельвина и Цельсия действует соотношение: .

2.4.3. Температура как мера средней кинетической
энергии молекул газа. Постоянная Больцмана

Графики р(Т) при V = const имеют вид:

Нетрудно видеть, что для любого V=const (т.е. р ~ Т). (п.2.3.2). Тогда , или , или , где – постоянная Больцмана (названа в честь Людвига Больцмана (1844–1906, Австрия).

Из и .

или , т. е. давление газа не зависит от его природы, а определяется только концентрацией n молекул и температурой Т.

· Концентрация n молекул смеси газов равна сумме концентраций n_i составляющих газов: . Тогда , где – давление i-той составляющей.

– закон Джона Дальтона (1766–1844, Англия).

Объединённый газовый закон

Из , c учётом (п.2.2.2), Þ или .

Объединённый газовый закон: для данного количества вещества произведение давления газа на его объём, отнесённое к абсолютной температуре, есть величина постоянная.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: