Молекулярная физика. Том 2 - Матвеев А.Н.
Скачать (прямая ссылка):
давления, равнодействующая которых создает подъемную силу, стремятся
сплющить цилиндр, а во втором - растянуть его.
Измерение давления. Приборы для измерения давления называют манометрами.
В практике физических исследований в настоящее время приходится измерять
давления примерно от 10"10 до 1011 Па. В различных диапазонах давлений
пользуются различными методами его измерения.
Манометры разделяют на две категории. К одной категории относят те,
которые непосредственно измеряют давление как величину, равную отношению
силы к площади. Они являются абсолютными приборами и используются в
качестве первичных. Другие манометры измеряют не непосредственно
давление, а некоторую связанную с давлением величину. Такие манометры
называются вторичными.
В задачу этой книги не входит описание приборов и методов измерений
давлений. Эти вопросы изучаются в общем физическом практикуме. Здесь
отметим лишь общие особенности измерения давлений в различных диапазонах.
В области низкого давления (примерно ниже 100 Па) используются в основном
вторичные манометры. Среди них отметим ионизационные и
термоэлектрические. Большую роль в свое время сыграл для измерения низких
давлений манометр Мак-Леода. В нем газ, давление которого из-за его
малости не удается измерить
§ 10. Давление 93
прямым методом, сжимается до давлений, измеряемых непосредственно. Зная
условия сжатия, можно сделать заключение об исходном давлении. Таким
образом, манометр Мак-Леода непосредственно измеряет давление, хотя и не
является первичным манометром в строгом смысле слова. Он используется и в
современной лабораторной практике.
В области атмосферного давления используются жидкостные манометры в виде
U-образных трубок, в одном колене которого высокий вакуум. Манометры,
используемые для измерения атмосферного давления, называются барометрами.
Жидкостные манометры являются первичными приборами, и давление ими
измеряется с большой точностью.
Из первичных манометров для больших давлений в первую очередь необходимо
отметить поршневые манометры. В жидкость, находящуюся под поршнем, по
закону Паскаля, передается измеряемое давление. Если площадь поршня
невелика, то даже при очень большом давлении действующая на поршень сила
может быть уравновешена другой силой, значение которой известно. Это
позволяет сразу же определить давление.
Поршневые манометры служат обычно для градуировки вторичных манометров
высоких давлений, среди которых наибольшее распространение имеет манометр
Бурдона. В нем используется следующее явление: если давление жидкости в
полости изогнутой трубки повышать, то трубка стремится выпрямиться, т. е.
ее концы движутся друг относительно друга. Это относительное движение
концов однозначно связано с давлением жидкости в полости трубки и,
очевидно, может быть использовано для измерения давления.
Молярные и удельные величины. В молекулярной физике величины очень часто
относят либо к молю вещества, либо к массе. В первом случае они
называются молярными, во втором - удельными. Молярные величины обычно, но
не всегда, отмечаются индексом "т". Например, Vm = V/v - молярный объем,
но молярная газовая постоянная R пишется без индекса "т". А удельные
величины обозначаются той же буквой, что и сама величина, но строчной.
Например, удельный объем v - V/m, а удельная газовая постоянная
обозначается R0 = R/M = vJR/m.
Во многих случаях формулы имеют одинаковый вид как для молярных величин,
так и для удельных. Поэтому нет необходимости их выписывать дважды и,
кроме того, нецелесообразно формулы усложнять индексами. Поэтому там, где
это не может вызвать путаницы, формулы будут выписываться
соответствующими буквами без индекса "ш", причем в зависимости от
обстоятельств такие формулы можно
О 1- Почему не имеет смысла выражение "моль воды"?
2. Сколько молей атомов кислорода содержат два моля молекул воды?
3. Оказывают ли влияние на давление внутренние степени свободы молекулы?
4. В каком направлении изменится давление молекул на стенку, если принять
во внимание их конечные размеры?
5. В каком направлении изменится давление молекул на стенку, если принять
во внимание силы притяжения между молекулами?
94 1. Статистический метод
понимать как формулы для удельных величин, либо для молярных, либо просто
для произвольных. Однако, где имеется риск путаницы, характер величины
будет явно выражен ее обозначением.
В качестве примера рассмотрим уравнение для идеального газа. Записанное в
виде (10.8), оно означает уравнение для газа с молярной массой М,
имеющего массу т и занимающего объем V, а в виде pV = vRT (v - m/M)
- уравнение для v молей газа, занимающего объем V. Переписанное в виде
pVm = RT {Vm = F/v),
оно является уравнением для одного моля газа, занимающего объем Fm, а в
виде pv - R0T (v = V/m, R0 = R/M)
относится к удельному объему газа. По ходу дела необходимо внимательно
следить, о каких величинах идет речь.
Пример 10.1. Идеальный газ, помещенный в цилиндр высоты z0 и радиуса
