Rata mișcării termice a moleculelor

Presupunerea că moleculele corpului poate avea vreo viteză a fost dovedită teoretic în 1856 de către fizicianul englez J. Maxwell. El a crezut că viteza moleculelor la un anumit moment este aleatoare și, prin urmare, distribuția vitezei lor are o natură statistică (distribuția Maxwell).

Caracterul distribuției vitezei moleculare stabilit de el este grafic reprezentat de curba prezentată în Fig. 1.17. Prezența vârfului său maxim indică faptul că vitezele majorității moleculelor intră într-un anumit interval. Este asimetrică, deoarece moleculele cu viteze mari sunt mai mici decât cele cu cele mici.

Moleculele rapide determină cursul multor procese fizice în condiții normale. De exemplu, se produce prin evaporarea lichidelor la temperatura camerei, după cele mai multe dintre molecule nu este suficientă energie pentru a rupe legătura cu alte molecule (este mult mai mare (3/2) • kT), iar moleculele la viteze mari este suficient.

Fig. 1.17. Distribuția moleculelor de-a lungul vitezelor (distribuția Maxwell)

Fig. 1.18. Experiența lui O. Stern

distribuția Maxwell a vitezelor moleculare pentru o lungă perioadă de timp a ramas experimental neconfirmat, și abia în 1920 savantul german O. Stern a fost capabil să măsoare experimental viteza mișcării termice a moleculelor.

Pe o masă orizontală, care se poate roti în jurul unei axe verticale (fig. 1.18) sunt două cilindru A coaxial și B. din care aerul a fost evacuat la ordinul 10 -8 presiune Pa. Pe axa cilindrilor era firul de platină C, acoperit cu un strat subțire de argint. La trecerea prin fir un curent electric este încălzit, iar suprafața sa evaporată intensiv de argint, care este de preferință depus pe suprafața interioară a porțiunii cilindrului A. argint molecule trec prin fanta îngustă în cilindru A la exterior, care vine în contact cu suprafața cilindrului B. Dacă cilindrul nu se rotește, molecula argint, se deplasează rectiliniu stabilit spațiu circumferențial opuse la punctul D. Atunci când sistemul este acționat la o viteză unghiulară de aproximativ 2500-2700 revoluții / s, imaginea cu fantă este deplasată la punctul e, și ei „spălat“ de margine, despre azovyvaya deal cu pante domoale.

În știință, experimentul Stern a confirmat în sfârșit validitatea teoriei moleculare-cinetice.

După cum se poate observa din formula, amestecarea unei molecule din punctul D depinde de viteza mișcării sale. calcularea vitezei moleculelor de argint în funcție de experiența helix Stern la aproximativ 1200 ° C a dat valori cuprinse 560-640 m / c, care este bine combinat cu o anumită viteză medie teoretică a moleculelor de 584 m / s.

Rata medie de mișcare termică a moleculelor de gaz poate fi găsită utilizând ecuația p = nm0v ^ 2 x:

Prin urmare, pătratul mediu al vitezei mișcării translaționale a moleculei este:

Rădăcina pătrată a pătrunderii medii a vitezei unei molecule se numește viteza medie pătrată.

Folosind această formulă, putem calcula viteza medie pătrată a moleculelor pentru orice gaz. De exemplu, la 20 ° C (T = 293K) pentru oxigen este egal cu 478 m / s, aer - 502 m / s, pentru hidrogen - 1911 m / s. Chiar și cu aceste rate substanțiale (aproximativ egală cu viteza sunetului în gazul), mișcarea moleculelor de gaz nu este atât de rapidă între multiple apar coliziuni. Prin urmare, traiectoria mișcării moleculei seamănă cu traiectoria unei particule browniene.

Viteza medie patratică a moleculei nu diferă semnificativ de viteza medie a mișcării sale termice - este de aproximativ 1,2 ori mai mare.

Rezumat pe tema: viteza moleculelor. Experimentul Stern

Experiența lui Stern este scurtă

Împărtășirea listei de cursuri pentru învățământul preuniversitar

Raportul fizicii moleculare

Viteza de mișcare a moleculelor este o lecție

Ce presupunere a fost făcută de Maxwell în baza justificării teoretice a distribuției vitezei moleculelor?

Care este esența experienței lui Stern?

Care este viteza medie pătrată?

De ce moleculele de gaz, care au viteze semnificative, se mișcă în spațiu nu atât de repede?

Trimiteți-le prietenilor: