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

41756. Исследование частотных характеристик разомкнутых линейных САУ и изучение соединений звеньев 461.14 KB
  Для последовательного соединения W1 W2 W3: в одной системе координат построить ЛАЧХ каждого из звеньев и ЛАЧХ всей системы; определить наклоны низкочастотной и высокочастотной асимптот ЛАЧХ; в одной системе координат построить ФЧХ каждого из звеньев и ФЧХ всей системы; 2. Для параллельного соединения W1 W2 W3: построить ЛАЧХ и ФЧХ; определить наклоны низкочастотной и высокочастотной асимптот ЛАЧХ; 3. Для соединения W1 W2 W3 приведенного ниже: произвести эквивалентные преобразования структурной схемы с целью получить систему...
41757. Определение группы соединений обмоток трехфазного трансформатора 160.23 KB
  Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. В двухобмоточном трансформаторе различают обмотку высокого напряжения ВН и обмотку низкого напряжения НН. В однофазных трансформаторах они обозначаются буквами А Х у обмоток высокого напряжения а х  обмоток низкого напряжения. В трехфазных трансформаторах начала и концы фазных обмоток высокого напряжения...
41758. Построение графиков функций. Изучение графических возможностей пакета MS Excel 362.94 KB
  Приобретение навыков построения графика функции на плоскости средствами пакета. Построить график функции см. В ячейку В1 вводится значение функции вычисляемое по формуле =1^213^1 3. Для построения графика функции лучше выбрать точечную диаграмму со значениями соединенными сглаживающими линиями без маркеров.
41759. Работа менеджера с электронной записной книжкой Microsoft OneNote 2010 73.27 KB
  В отличие от бумажных систем текстовых редакторов приложений электронной почты и других офисных программ OneNote позволяет собирать и упорядочивать текстовые заметки рисунки цифровой рукописный текст аудио и видеозаписи и другие материалы в одной цифровой записной книжке на компьютере. OneNote может повысить эффективность работы поскольку вся нужная информация находится под рукой а время которое приходится тратить на поиск сведений в сообщениях электронной почты бумажных записных книжках папках и распечатках сокращается. OneNote...
41760. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА НАПРЯЖЕНИЯ СЕЛЬСКОЙ РАДИАЛЬНОЙ СЕТИ И ВЫБОР НАДБАВОК У ТРАНСФОРМАТОРОВ 65.17 KB
  Замкнутой называют электрическую сеть магистральные линии которой получают питание не менее чем с двух сторон. Расчетная схема линии с двухсторонним питанием Рис. Схема трёхфазной распределительной линии с двухсторонним питанием а и её однофазная модель переменного тока б Рис. Результаты опыта при номинальном режиме работы линии Условия опыта 1.
41761. Исследование протокола FTP (File Transfer Protocol) 272.9 KB
  Получить практические навыки в использовании протокола FTP File Trnsfer Protocol. Провести сеансы работы с FTPсервером в активном и пассивном режимах используя Windows Commnder. Провести сеансы работы с FTPсервером в активном и пассивном режимах с помощью стандартного FTPклиента Windows.
41762. ИОННООБМЕННАЯ АДСОРБЦИЯ 63.35 KB
  В каждой порции определите кислотность для этого пипеткой отберите 10 мл элюата перенесите в стакан и титруйте 02 М NOH в присутствии фенолфталеина. Постройте кривую зависимости концентрации кислоты от объема вышедшего элюата.1 Результаты зависимости концентрации кислоты от объема элюата прошедшего через колонку № опыта Объем 02 М NOH V мл Концентрация элюата с г мл 1 n Часть 2.2 Результаты зависимости рН от объема элюата прошедшего через колонку № опыта Объем элюата V мл рН 1 n 5.