Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Яворский Б.М. -> "Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования" -> 45

Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.

Яворский Б.М., Селезнев Ю.А. Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования — М.: Наука, 1989. — 596 c.
Скачать (прямая ссылка): spravochdelo1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 196 >> Следующая

116
ОТДЕЛ П. ГЛ. 2. ИДЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ
соседями. Время т быстро убывает с повышением температуры.
9°. Жидкости не обладают анизотропией, характерной для твердых кристаллических тел (П.7.1.Г),— физические свойства жидкостей одинаковы во всех направлениях внутри жидкости (изотропия жидкостей).
10°. Важнейшей особенностью жидкостей является их текучесть — жидкости не сопротивляются изменению их формы (п. 7°). Одновременно с этим они отличаются малой сжимаемостью (II.1.4.Г).
Глава 2
МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ
2.1. Идеальный газ
1°. В молекулярно-кинетической теории рассматривается идеализированная модель реальных газов — идеальный газ.
Идеальным газом называется газ, между молекулами которого отсутствуют силы взаимного притяжения (11.1.4.3°) Принимается, что при соударениях между собой и со стенками сосуда молекулы такого газа ведут себя как абсолютно упругие шарики конечных, но весьма малых размеров (модель упругих шариков). Эти соударения происходят по законам, справедливым для абсолютно упругого удара (1.5.4.Г). Существование конечных, хотя и малых размеров молекул связано с действием сил отталкивания между частицами (11.1.5.3°). Резкое возрастание сил отталкивания при сближении молекул на малые расстояния не позволяет частицам проникнуть друг в друга и определяет конечные размеры молекул.
В элементарном курсе физики рассматриваются идеальные газы, молекулы которых состоят из одного атома.
2°. Существующие в действительности газы при не слишком низких температурах и достаточно малых давлениях — разреженные газы — по своим свойствам близки к идеальному газу. Например, гелий при комнатной температуре и атмосферном давлении с хорошим приближением подчиняется законам идеальных газов.
2.2. СКОРОСТИ МОЛЕКУЛ ГАЗОВ
117
2.2. Скорости молекул газов
1°. Хаотичность теплового движения молекул газа означает, что ни одно из направлений возможного их движения не является преимущественным — все направления движения равноправны и встречаются одинаково часто. Из общего, достаточно большого, числа N молекул газа, содержащихся в кубическом сосуде, вдоль каждой из осей Ox, Oy и Ог, совпадающих с тремя ребрами куба (рис. П.2.1), будет в среднем двигаться N/3 молекул. Число молекул, движущихся по каждому из этих направлений в одну сторону, составляет Л//6 и равно числу молекул, движущихся в противоположную сторону.
Рис. II.2.1 Рис. II.2.2
2°. Соударения между молекулами газа приводят к тому, что скорости его молекул непрерывно изменяются по величине и направлению.
Пусть, например, молекула А имеет скорость v, направленную по оси Ох. Пусть в результате столкновения с другой молекулой она получила такой импульс (1.2.3.5°) по оси Ог, что ей передана скорость, равная v. Тогда скорость молекулы А изменится и станет по модулю равной УЪ (рис. П.2.2).
3°. Движение каждой молекулы газа может быть описано законами механики Ньютона. Но число молекул в любом газе чрезвычайно велико, а силы, действующие между молекулами, таковы, что описание свойств громадной совокупности всех молекул законами механики оказывается невозможным. В таких случаях для исследования применяется статистический метод. С помощью особого математического аппарата — теории вероятностей — этим методом вычисляются средние значения физических величин, характеризующие движение всех молекул (средние скорости молекул, среднее значение энергии молекулы и т. д.).
118
ОТДЕЛ II. ГЛ. 2. ИДЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ
Статистическим методом изучаются не только газы, но и жидкости, и твердые тела.
4°. Для совокупности всех молекул удобно ввести некоторые средние скорости, характеризующие газ при данной температуре Т.
а) Средняя арифметическая скорость движения молекул V по модулю равна
где JV — общее число молекул газа.
Величина средней арифметической скорости движения молекул
где R — универсальная молярная газовая постоянная (11.3.3.7°), р — молярная масса (11.1.1.7°).
б) Средняя квадратичная скорость и движения молекул:
Здесь Vі — средний квадрат скорости движения молекул. Его _не следует смешивать с квадратом средней скорости
Задача. Определить среднюю арифметическую и среднюю квадратичную скорости частиц воздуха при 17 °С. Среднюю молярную массу воздуха считать равной 29•1O-3 кг/моль.
Дано: Г=273+17 =290 К, u=29-10~3 кг/моль.
Найти: v, и.
Решение: Средняя арифметическая скорость молекул
газа U= l/-rjr-• Средняя квадратичная скорость
и= у -JJ— ,где R — универсальная (молярная) газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль«К.
"~ V 3,14.
3,14-29« 10-«
8.8,31.290
м/с = 463 м/с,
3¦8,31•29O 29.10-8
м/с = 500 м/с.
2.3. СРЕДИ ЯЯ ДЛИНА СВОБОДНОГО ПРОБЕГА МОЛЕКУЛЫ 119
3°. Средним временем х свободного пробега молекулы называется время, в течение которого молекула движется без столкновений, т. е. это — среднее время между двумя последовательными соударениями:
где п — число молекул в единице объема, d — эффективный диаметр молекулы (11.1.5.3°).
5°. Для данного газа при неизменной температуре (Г= =const) средняя длина свободного пробега обратно пропорциональна давлению газа р (или его плотности):
Предыдущая << 1 .. 39 40 41 42 43 44 < 45 > 46 47 48 49 50 51 .. 196 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed