Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Сивухин Д.В. -> "Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика" -> 120

Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика - Сивухин Д.В.

Сивухин Д.В. Общий курс физики термодинамика и молекулярная физика — Физматлит, 1970. — 565 c.
Скачать (прямая ссылка): obshiykurstermodinamika1970.djvu
Предыдущая << 1 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 240 >> Следующая

Решепи е. На основании изложенного в пункте 4 этого параграфа скорость испарения дается формулой
1 , .
<? = -4 Я/И (о).
где п — концентрация атомов насыщенного пара вольфрама. Его давление будет
(г,) ¦
При максвелловском распределении
Р = 1/зп,п '/aQ
(v) І 8/я f НА ’ где A — атомный вес, равный для вольфрама 184. Окончательно получаем
Р = (
2 л RT
Л
Подставив сюда численные значения, найдем для давления насыщенных паров вольфрама при Т — 2000 К: Р 8,6-10 11 дин сма ---- 6,4-10 12 мм рт. ст. Ввиду малости эгон величины се трудно измерить прямым методом.
§ 76. Опытная проверка закона распределения скоростей Максвелла
I. Одна из первых проверок закона распределения скоростей Максвелла была осуществлена Ричардсоном (1879— 1959) в 1921 г.
Если раскаленная поверхность металла граничит с вакуумом, то она пспускает электроны. Это явление называется термоэлектронной эмиссией и имеет разнообразнейшие научно-технические применения. В состоянии статистического равновесия над поверхностью металла образуется насыщенный пар из электронов. Рнчардсон показал экспериментально, что распределение скоростей электронов пара подчиняется закону Максвелла. Это объясняется тем, что
§ 7bJ ОПЫТНАЯ ПРОВЕРКА РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТЕЙ МАКСВЕЛЛА 271
при малой концентрации электронов над поверхностью металла электронный пар может рассматриваться классически, так как температура вырождения, вычисленная но формуле (71.8), значительно ниже температуры электронного газа (равной температуре металла). Обратное соотношение, как было показано в § 71, имеет место для электронов внутри самого металла. Здесь электронный газ вырожден и поэтому должен рассматриваться как квантовая система. Максвелловское распределение для него не справедливо и должно быть заменено распределением Ферми -Дирака (см. § 82).
2. Для целей нашего курса основной интерес представляет проверка закона распределения скоростей Максвелла для молекулярных и атомных газов. Все опыты, относящиеся сюда, были выполнены с атомными пучками. Пионером в этой области был Отто Штерн, впервые измеривший средние скорости атомов в таких пучках. Как уже указывалось в § 60, опыты Штерна показали,
что атомы в пучке летят с различными скоростями. В дальнейшем эти опыты были специально приспособлены для изучения распределения атомов по скоростям. Элдридж (1927) и Ламмерт (1926—1929) сконструировали селекторы скоростей, работавшие на принципе зубчатого колеса, с помощью которого в середине прошлого столетия Физо (1819—1896) измерил скорость света.
Схема опыта показана на рис. 62. Атомы легкоплавкого металла, испаряясь в печи А, выходят наружу через узкую щель Sj. На своем пути они встречают вторую щель S2, вырезающую узкий атомный пучок. Пучок попадает на прорези диска Dlt представляющего собой подобие зубчатого колеса. На оси этого диска насажен второй такой же диск D.,, но прорези в нем смещены относительно прорезей первого диска на малый угол а (около 2е). За диском Da помещается третья щель S3, пройдя через которую, пучок попадает на стеклянную пластинку Р, охлаждаемую жидким азотом, и конденсируется на ней. Пластинку можно было наблюдать с помощью микроскопа М. Вся система (за исключением, конечно, микроскопа) помещается в высоком вакууме, так что атомы пролетают через нее практически без столкновений друг с другом. Когда диски покоятся, то атомы пучка, пройдя через щели диска Dlt попадают на зубцы диска D2 и задерживаются ими. В этом случае на пластинку Р они
Рис. 62.
272
СТАТИСТИЧЕСКИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ
ІГЛ. VI
попадать не могут. Однако, если диски привести во вращение, то атомы с определенными скоростями могут проходить через систему и оседать на пластинке Р. Максимум прохождения будет тогда, когда за время пролета от диска Dj до диска D2 диски поворачиваются на угол а. Таким образом, при определенной скорости вращения система пропускает атомы только определенных скоростей. По скорости вращения дисков можно вычислить скорость прошедших атомов, осевших на пластинке Р. Интенсивность прошедшего пучка, пропорциональную числу атомов в нем, можно оценить по времени, которое требуется на то, чтобы на пластинке появился осадок, видимый в микроскоп. Специально поставленные опыты показали, что видимый осадок появляется при вполне опре-'ч деленном и всегда одинаковом числе осевших ато-
/В \ \ мов. Можно определять относительное число осев-
I ] 1 ших атомов и другими способами, например по
\ | J степени прозрачности пластинки Р, измеряемой
фотометрированием. Меняя угловую скорость вра-'Sj щения, можно выделять пучки с различными ско-
| ростями и таким путем изучать распределение
---1 атомов по скоростям. Обычно угловые скорости
Г2 вращения, применявшиеся в опытах описанного
---!—— типа, менялись, в пределах 10—50 об сек.
3. Описанный прибор обладает следующим недостатком. Если атомы, имеющие определенную скорость, проходят через щели при угловой скорости вращения to, то они пройдут через них и при угловых скоростях 2(0, 3(0 и т. д. Значит, Рис. 63. прибор выделяет пучки не с одной определенной скоростью, а с несколькими (кратными) скоростями. Для устранения этого недостатка Миллер и Куш (1955 г.) заменили диски с зубцами сплошным металлическим цилиндром, вдоль боковой поверхности которого были прорезаны узкие винтовые канавки под малым углом а к образующим цилиндра. При вращении цилиндра через канавки могут пройти только те атомы, скорость которых v удовлетворяет условию tg а —- toRiv, где R — радиус цилиндра.
Предыдущая << 1 .. 114 115 116 117 118 119 < 120 > 121 122 123 124 125 126 .. 240 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed