74793

Опыт Перрена. Число столкновений, среднее время между столкновениями и средняя длина свободного пробега молекул. Статистическое понятие вакуума

Доклад

Физика

Число столкновений среднее время между столкновениями и средняя длина свободного пробега молекул. Используя молекулярно-кинетическую теорию разработал теорию броуновского движения. Опыты Перрена показали что закономерности броуновского движения предсказанные...

Русский

2015-01-05

45.5 KB

6 чел.

33.Опыт Перрена. Число столкновений, среднее время между столкновениями и средняя длина свободного пробега молекул. Статистическое понятие вакуума.

Действительно, решающими экспериментами были опыты французского физика Жана Перрена по изучению количественных закономерностей броуновского движения, выполненные в 1908—1911 гг. Эти опыты были поставлены после того, как А. Эйнштейн в 1905 г., используя молекулярнокинетическую теорию, разработал теорию броуновского движения. А. Эйнштейн доказал, что хаотическое движение броуновской частицы должно подчиняться закону где Дл:2 — средний квадрат смещения броуновской частицы за время At, Т — температура, /VA — постоянная Авогадро, b — постоянная, зависящая от формы и размеров броуновской частицы и свойств жидкости. Опыты Перрена показали, что закономерности броуновского движения, предсказанные молекулярно-кинетической теорией, полностью подтверждаются экспериментом, т. е. средний квадрат смещения броуновской частицы прямо пропорционален абсолютной температуре "газа или жидкости и первой степени интервала времени, за которое происходит смещение. Это совпадение результатов теории и эксперимента является одним из решающих доказательств справедливости основных положений молекулярно-кинетической теории. Кроме того, Перрен изучал распределение броуновских частиц в поле тяжести. В этих опытах было установлено, что распределение частиц по высоте полностью согласуется с теоретически полученной барометрической формулой. На основании результатов опытов Перрена была определена постоянная Авогадро.

Молекулы газа, находясь в состоянии хаотического движения, непрерывно сталкиваются друг с другом. Между двумя последовательными столкновениями молекулы проходят некоторый путь l, который называется длиной свободного пробега. В общем случае длина пути между последовательными столкновениями различна, но так как мы имеем дело с огромным числом молекул и они находятся в беспорядочном движении, то можно говорить о средней длине свободного пробега молекул <l>.Минимальное расстояние, на которое сближаются при столкновении центры двух молекул, называется эффективным диаметром молекулы d (рис. 68). Он зависит от скорости сталкивающихся молекул, т. е. от температуры газа (несколько уменьшается с ростом температуры).Так как за 1 с молекула проходит в среднем путь, равный средней арифметической скорости <v>, и если <z> — среднее число столкновений, испытываемых одной молекулой газа за 1 с, то средняя длина свободного пробега

Для определения <z> представим себе молекулу в виде шарика диаметром d, которая движется среди других «застывших» молекул. Эта молекула столкнется только с теми молекулами, центры которых находятся на расстояниях, равных или меньших d, т. е. лежат внутри «ломаного» цилиндра радиусом d (рис. 69).Среднее число столкновений за 1 с равно числу молекул в объеме «ломаного» цилиндра:где п — концентрация молекул, V = d2 <v> <v> — средняя скорость молекулы или путь, пройденным ею за 1 с). Таким образом, среднее число столкновенийРасчеты показывают, что при учете движения других молекулТогда средняя длина свободного пробегат. е. <l> обратно пропорциональна концентрации n молекул. С другой стороны, из (42.6) следует, что при постоянной температуре n пропорциональна давлению р. Следовательно,

Если из сосуда откачивать газ, то по мере понижения давления число столкновений молекул друг с другом уменьшается, что приводит к увеличению их длины свободного пробега. При достаточно большом разрежении столкновения между молекулами относительно редки, поэтому основную роль играют столкновения молекул со стенками сосуда. 

Вакуумом называется состояние газа, при котором средняя длина свободного пробега <l> сравнима или больше характерного линейного размера d сосуда, в котором газ находится. В зависимости от соотношения <l> и d различают низкий (<l> << d), средний (<l>  d), высокий (<l> > d) и сверхвысокий (<l> >> d) вакуум. Газ в состоянии высокого вакуума называется ультраразреженным. Вопросы создания вакуума имеют большое значение в технике, так как, например, во многих современных электронных приборах используются электронные пучки, формирование которых возможно лишь в условиях вакуума. Для получения различных степеней разрежения применяются вакуумные насосы. В настоящее время применяются вакуумные насосы, позволяющие получить предварительное разрежение (форвакуум) до 0,13 Па, а также вакуумные насосы и лабораторные приспособления, позволяющие получить давление до 13,3 мкПа — 1,33 пПа (10–7 —10–14 мм рт. ст.).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

41050. ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРАХОВОГО ДЕЛА 127.5 KB
  Страхование находится в области социально-экономических отношений, в которых сосредоточены интересы всех социальных групп населения, государства и других публично-правовых образований. В связи с этим и появляется необходимость четкого правового построения системы страхования в Российской Федерации
41051. Характеристика засобів та методів на заняттях аеробіки на факультетах фізичної культури 30 KB
  При записі й проведенні оздоровчих програм фахівці використають певні назви для кожного конкретного руху терміни. Для того щоб уникнути різних тлумачень у назві й змісті рухів ми вважаємо за необхідне супроводити кожен термін англійською мовою відповідної йому російською назвою й описом особливостей руху Перш ніж перелічити ці терміни й дати опис танцювальних рухів розглянемо основні вимоги до осанки що надає специфіку техніці вправ в аеробіці. Не допускається супутньому руху піднімає ноги що поворот таза. При підйомі коліна може бути...
41052. Культура и цивилизация 407 KB
  История культуры может быть рассмотрена двояко, как процесс и как деятельность. Как процесс она носит объективный характер, подчиняется определенным законам и теснейшим образом связана с социальными структурами и обслуживающими их институтами.
41053. Поняття про речове забезпечення. Значення та завдання речового забезпечення 112 KB
  Природними потребами нормальної життєдіяльності людей є їжа, одяг, паливо, житло. Без відомого мінімуму предметів речового майна неможлива бойова діяльність людей, тому що вони задовольняють життєво важливі потреби особового складу військ і створюють необхідні умови для виконання різноманітних бойових задач.
41054. Номенклатура та класифікація речового майна 104.5 KB
  Найважливішими особливостями післявоєнного етапу розвитку Збройних Сил є якісні зміни в їхній організації і технічному оснащенні, що виникли на основі новітніх досягнень науки і техніки, неухильного розвитку вітчизняної економіки
41055. Організація та завдання речової служби військової частини 111 KB
  Речова служба має велику роль у справі укріплення внутрішнього порядку у частинах, підрозділах. Підтримання статутного внутрішнього порядку – службовий обов’язок всіх категорій посадових осіб, утому числі спеціалістів тилу.
41056. Порядок складання, оформлення та ведення облікових документів 122.5 KB
  Організація обліку матеріальних засобів речової служби у військовій частині. Для студентів спеціальності Організація обєднаного забезпечення в наземних військах та авіації Навчальна та виховна мета: Ознайомити студентів з організацією обліку речового майна у військовій частині. Успішне рішення задач будівництва держави вимагає повсюдного впровадження наукової організації обліку. У рішеннях уряду підкреслюється необхідність поліпшувати систему обліку і звітності...
41057. Порядок зарахування військової частини на речове забезпечення.Витребування речового майна 104 KB
  Речове забезпечення військової частини у мирний час Витребування і отримання речового майна військовою частиноюâ Для студентів спеціальності âОрганізація обєднаного забезпечення в наземних військах та авіаціїâ Навчальна та виховна мета: Розширити та поглибити теоретичні знання студентів з питань зарахування військової частини на речове забезпечення витребування речового майна та отримання його зі складу оперативного...
41058. Вимоги щодо зберігання речового майна 131 KB
  Організація зберігання речового майна у військовій частині. Організація зберігання речового майна у військовій частині. Для студентів спеціальності âОрганізація обєднаного забезпечення в наземних військах та авіаціїâ Навчальна та виховна мета:Ознайомити студентів з загальними вимогами щодо зберігання речового майна у військовій частині.