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

30290. Основные методы художественной литературы. Романтизм. Философская основа (учения Шеллинга, Шопенгауэра) 30.5 KB
  Романтизм. Характер художественного конфликта в романтизме Классические страны романтизма Германия Англия Франция. Романтизм это одно из крупнейших направлений в европейской и американской литре 1819 вв получившее всемирное значение и распространение. Романтизм это то что впоследствии будет называться французской революцией под лозунгами свобода равенство братство.
30291. Основные методы художественной литературы. Романтизм. Тип героя. Понятия романтической тайны, романтической иронии 23 KB
  Понятия романтической тайны романтической иронии Романтизм последний “большой стиль†в истории искусства то есть последнее направление проявившее себя во всех областях духовной деятельности и художественного творчества: в изобразительных искусствах музыке литературе. Романтизм высшая точка в развитии гуманистического искусства начатого в эпоху Возрождения когда человек был провозглашен мерилом всех вещей. Мир для романтиков тайна загадка познать которую может только откровение искусства.
30293. Основные методы художественной литературы. Реализм. Многообразие подходов к проблеме реализма в литературоведении. Просветительский реализм 29 KB
  Реализм. Многообразие подходов к проблеме реализма в литературоведении. Просветительский реализм. 1 Реализм это художественное направление имеющее целью возможно ближе передавать действительность стремящееся к максимальному правдоподобию.
30294. Основные методы художественной литературы. Модернизм - идейные основы и творческая практика. Основные течения. Идейные основы и художественная практика акмеизма 29.5 KB
  Идейные основы и художественная практика акмеизма. Для акмеизма была характерна крайняя аполитичность полное равнодушие к злободневным проблемам современности. Но если в поэзии символизма определяющим фактором являлась мимолетность сиюминутность бытия некая тайна покрытая ореолом мистики то в качестве краеугольного камня в поэзии акмеизма был положен реалистический взгляд на вещи. Главные идеи акмеизма были изложены в программных статьях Н.
30295. Основные методы художественной литературы. Модернизм - идейные основы и творческая практика. Основные течения. Идейные основы и художественная практика футуризма 23.5 KB
  Философскими предпосылками появление модернистического исва считаются: труды философа Нитше а также исследования Шопенгауэра. По мнению Нитше вся система миров культуры находится в состоянии глубочайшего кризиса. Нитше для активации духовн исканий чела создает острую словесную провокацию: он пишет о мифич сверхчеле кот должен прийти на смену обычному челу слабому потребителю. Для Нитше это норма а совершить усилия это сверхнорма.
30296. Типология реализма в историческом аспекте (первобытный, ренессансный). Характеристика каждого этапа развития метода реализма 22.5 KB
  Идейная основа: Сознание эпохи перехода от Средневековья к Новому времени соотносимой с вызреванием капиталистического строя в недрах феодального Доминанта: Абсолютизация человеческой личности в ее целостности; представление о человеке как о единстве разумного и чувственного как о свободном существе с беспредельными творческими возможностями Основа эстетики: Антропоцентризм принцип Человек мера всех вещей Характерные черты: Гиперисторизм идеалов связанный с концепцией родового человека; стихийный синкретизм мировосприятия выражающийся...
30297. Типология реализма в историческом аспекте. Классический реализм 19 века 26 KB
  Классический реализм 19 века. В тридцатые годы XIX века в ряде европейских литератур утверждаются эстетические принципы критического реализма XIX века. Открытием критического реализма XIX века было изображение социального характера создание образа воплощавшего типические черты современного общества. Однако такое документально точное изображение среды реализма XIX века означало собой лишь подготовительную стадию в художественном освоении жизненных обстоятельств.
30298. Типология реализма в историческом аспекте. Социалистический реализм 26.5 KB
  Социалистический реализм являясь основным методом советской художественной литературы и литературной критики требует от художника правдивого историческиконкретного изображения действительности в её революционном развитии. Причём правдивость и историческая конкретность художественного изображения действительности должны сочетаться с задачей идейной переделки и воспитания в духе социализма. В изображении действительности показать процесс исторического развития который в свою очередь должен соответствовать материалистическому пониманию...