32770

Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Их связь с концентрацией и размером молекул

Доклад

Физика

Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Их связь с концентрацией и размером молекул. Средние скорости молекул газа очень велики порядка сотен метров в секунду при обычных условиях. Однако процесс выравнивая неоднородности в газе вследствие молекулярного движения протекает весьма медленно.

Русский

2013-09-05

56.5 KB

32 чел.

46.Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Их связь с концентрацией и размером молекул.

Средние скорости молекул, газа очень велики - порядка сотен метров в секунду при обычных условиях. Однако процесс выравнивая неоднородности в газе вследствие молекулярного движения протекает весьма медленно. Это объясняется тем, что молекулы при перемещении испытывают соударения с другими молекулами. При каждом соударении скорость молекулы изменяется по величине и направлению. Вследствие этого, скорость, с которой молекула диффундирует из одной части газа в другую, значительно меньше средней скорости молекулярного движения. Для оценки скорости движения молекул вводится понятие средней длины свободного пробега. Таким образом, средняя дли свободного пробега - это среднее расстояние, которое проходит молекула от столкновения до столкновения.

Для определения вычислим сначала среднее число соударений выбранной молекулы с другими молекулами за единицу времени. Будем считать, что молекула после соударения продолжает двигаться по прямой со средней скоростью движения .

Молекулы, с которыми соударяется выбранная молекула, в первом приближении считаем неподвижными и принимаем их за сферические тела радиуса r. Пусть выбранная молекула движется вправо из положения в положение по прямой (рис.11.3). При своем движении она испытывает соударения с теми неподвижными молекулами, центры которых лежат не дальше чем 2r от траектории . Иными словами, движущаяся со средней скоростью молекула в течении одной секунды столкнется со всеми молекулами, центры которых находятся в объеме ограниченном цилиндром с радиусом 2r и длиной , т.е.

.

Если концентрация молекул n , то внутри рассмотренного цилиндра находится число молекул, равное

Это число и определяет среднее число соударений за единицу времени.

Предположение о том, что все молекулы, кроме одной, неподвижны, является, конечно не верным. В действительности все молекулы движутся, и возможность соударения двух частиц зависит от их относительной скорости. Поэтому вместо среднеарифметической скорости должны входить средняя относительная скорость молекул . Если скорости молекул распределены по закону Максвелла, то, как можно показать, средняя относительная скорость двух молекул однородного газа в раз превышает . Таким образом, среднее число соударений должно быть увеличено в раз

(11.7)

Средний путь, проходимый молекулой за единицу времени, численно равен . Поэтому средняя длина свободного пробега равна или

(11.8)

Таким образом, средняя длина свободного пробега не зависит от температуры газа, т.к. с ростом температуры одновременно возрастают и , и . При подсчете числа соударений и средней длины свободного пробега молекул за модель молекулы было принято шарообразное упругое тело. В действительности каждая молекула представляет собой сложную систему элементарных частиц и при рассмотрении упругого соударения молекул имелось в виду, что центры молекул могут сблизиться до некоторого наименьшего расстояния. Затем возникает силы отталкивания которые вызывают взаимодействие, подобное взаимодействию при упругом ударе. Среднее расстояние между центрами молекул, взаимодействующих, как при упругом ударе, называют эффективным диаметром . Тогда

(11.9)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

35999. Экономические системы, критерии классификации экономических систем 42.5 KB
  В результате приватизации значительная часть гос. Главными целями приватизации в 1992 г. были: Формирование слоя частных собственников содействующих созданию социальноориентированной рыночной экономики; Повышение эффективности деятельности предприятий; Социальная защита населения и развитие объектов социальной инфраструктуры за счет средств поступивших от приватизации; Содействие процессу стабилизации финансового положения в РФ; Создание конкурентной среды и содействие демонополизации народного хозяйства; Привлечение иностранных инвестиций....
36001. Международные и национальные профессиональные объединения PR-специалистов 42.5 KB
  Международные и национальные профессиональные объединения PRспециалистов 1 М н ассоциация паблик рилейшнз ИПРА IPR. Кодекс проф поведения ИПРА Венецианский кодекс принят в мае 1961 в Венеции на Ген ассамблее ИПРА: включает себя параграфы о: личной и проф честности предоставление правдивой информации отношениях со СМИ и общественностью; стучать на нарушителей этики коллегами мае 1965 Афинский кодекс принят в в Афинах на Ген ассамблее ИПРА изменен в апреле 1968; в 1965 также...
36003. Педагогический процесс как система 36.5 KB
  Содержание образования опыт базовая культура и средства еще два компонента педагогического процесса. Движущей силой источником пед процесса служит противоречие между требованием к обучаемому и его реальными возможностями по их выполнению. Структура пед процесса: педагогическая цели принципы содержание методы формы средства. Функции пед процесса образовательная развивающая воспитательная.
36004. Система планов предприятий и их взаимосвязь 29.82 KB
  Функции управления: 1 Основные отражают содержание управления как такового независимо от особенностей объекта и условий управления: Предвидение планирование Организация Контроль Координация Регулирование Активизация мотивирование стимулирование руководство Исследование 2 Конкретные возникают по потребностям и особенностям объекта управления: Управление персоналом Управление конструкторскими разработками Связи с общественностью Функции управления играют важную роль как в интеграции процессов управления так и...
36006. Местные потери напора. Примеры местных сопротивлений 29.34 KB
  Дроссельное распределение осуществляет сравнение перемещение золотника и корпуса. Смещение следящего золотника будет продолжаться до тех пор пока есть сигнал Хвх. Но в момент остановки золотника корпус следящего золотника “догоняет†золотник т.Это определяется соотношением между шириной расточки в корпусе В и шириной запорного элемента А золотника.