Students.by - это живая энциклопедия белорусского студента (статьи, книги, мультимедиа). Еще мы предлагаем поиск по лучшим полнотекстовым научным хранилищам Беларуси!
 |
 |
|
|
|
|
|
  
|
|
Тепловое движение в воздухе. Если воздух охладить до очень низкой температуры, то он превратится в жидкость, при этом объем образовавшейся жидкости будет очень мал. Например, при ожижении 1200 см3 атмосферного воздуха получаются 2 см3 жидкого воздуха. Основное допущение атомной теории состоит в том, что размеры атомов и молекул при изменении агрегатного состояния вещества почти не изменяются. Следовательно, в атмосферном воздухе молекулы должны находиться друг от друга на расстояниях, гораздо больших, чем в жидкости. Действительно, из 1200 см3 атмосферного воздуха более 1198 см3 занимает пустое пространство. Молекулы воздуха движутся хаотически в этом пространстве с очень высокими скоростями, постоянно сталкиваясь друг с другом наподобие бильярдных шаров. Давление
газа или пара.
Рассмотрим прямоугольный
сосуд, в единице объема которого содержится n
молекул газа массой m
каждая. Нас будут интересовать только те молекулы, которые ударяются об
одну из стенок сосуда. Выберем ось x
так, чтобы она была перпендикулярна этой стенке и рассмотрим молекулу,
у которой составляющая скорости v
вдоль выбранной нами оси равна vx.
При ударе молекулы о стенку сосуда ее импульс в направлении оси x
изменится на величину –2mvx.
В соответствии с третьим законом Ньютона таков же будет импульс, переданный
стенке. Можно показать, что если все молекулы движутся с одинаковыми скоростями,
то с единицей площади стенки в 1 с сталкивается (1/2)
nvx
молекул. Чтобы убедиться в этом, рассмотрим пограничный слой газа вблизи
одной из стенок, заполненный молекулами с одинаковыми величинами v
и vx
(рис. 1). Предположим, что толщина этого слоя настолько мала, что большинство
молекул пролетают его без столкновений. Молекула А
долетит до стенки в момент времени t
= l
/vx
; к этому времени о стенку
ударится ровно половина молекул из пограничного слоя (другая половина
движется от стенки). Их число определяется плотностью газа и объемом пограничного
слоя площадью А
и толщиной l:
N
= (1/2)
nAl.
Тогда число молекул, ударившихся
о единичную площадку за 1 с, составит N/At
= (1/2)
nvx,
и полный
импульс, переданный этой площадке за 1 с, будет равен (1/2)
nvx
Ч2mvx
= nmvx2.
На самом деле составляющая vх
неодинакова для разных молекул, поэтому величину vx2
следует заменить ее средним значением
где
Такое же соотношение мы получим, если вместо случайного движения молекул во всех направлениях будем рассматривать движение одной шестой их числа перпендикулярно каждой из шести граней прямоугольного сосуда, считая, что каждая молекула обладает кинетической энергией
|
|
|
|
.
Если молекулы движутся хаотически,
то среднее всех vх
равно среднему для vy
и vz,
так что
и
(7.17 Кб)
– среднее для всех молекул значение v2.
Удары молекул о стенку так быстро следуют один за другим, что последовательность
передаваемых импульсов воспринимается как постоянное давление Р.
Величину Р
можно найти, если вспомнить, что давление – это сила, действующая
на единицу площади, а сила, в свою очередь, – это скорость изменения
импульса. Следовательно, Р
равно скорости изменения импульса, приходящегося на единицу площади, т.е.
.
