Aerul (gazul) are:
- densitatea scăzută, viscozitatea (frecare internă) și conductivitatea termică,
- rata de difuzie ridicată,
- capacitatea de a ocupa orice volum care le este dat,
- lipsa structurii (prezența particulelor "roaming" haotic).
Modelul fizic al gazului: "gaz ideal" - gaz la o temperatură de ordinul temperaturii camerei (
300 K) și o presiune de ordinul presiunii atmosferice
10 5 Pa), constând din molecule monatomice, care pot fi considerate puncte materiale care nu interacționează;
Masa particulei este foarte mică
Prin urmare, se folosește masa molară. care este masa unui mol de materie. Este proporțională cu suma masei relative a atomilor din moleculă (indicată în tabelul periodic):
Cantitatea de substanță este egală cu raportul dintre numărul de particule și numărul Avogadro
unde m este masa unei substanțe egală cu suma masei particulelor (molecule, atomi).
Un mol conține numărul de particule Avogadro.
Dacă particulele sunt considerate "bile elastice", atunci dimensiunea lor este descrisă de diametrul efectiv, adică diametrul real, împreună cu partea spațiului care, în coliziunea particulelor, este inaccesibilă din cauza forțelor respingătoare. În caz contrar, diametrul efectiv este distanța minimă la care centrele de particule se pot ciocni într-o coliziune (Fig.)
• Cu o convergență ulterioară, forțele repulsive cresc substanțial, compensând forțele atractive (energia de interacțiune a particulelor este minimă):
• La distanțe mici între particule, forțele repulsive predomină asupra forțelor de atracție și particulele se ciocnesc - nu se pot apropia de o distanță mai mică decât diametrul efectiv
Particulele fac mișcare termică.
Mișcarea termică este mișcarea continuă haotică a particulelor care se ciocnesc unul cu celălalt în mod aleatoriu.
În timpul unei ciocniri, forțele repulsive determină particulele să "zboare în afară", fiecare schimbând particulele (Figura 3):
• modul și direcția vitezei (conform legii conservării momentului);
• a traversat drumul până la următoarea coliziune.
• Direcția traiectoriei (în timpul unei perioade de observație, aceasta ia forma unei linii întrerupte din segmente de lungimi diferite).
După coliziune, forțele van der Waals scad rapid și mișcarea moleculelor poate fi considerată uniformă. "Free".
Randamentul coliziunilor (proces probabilistic) înseamnă că calea medie liberă (calea) între coliziuni, viteza și energia cinetică a oricărei molecule sunt variabile aleatorii.
Prin urmare, media acestor cantități are semnificație fizică.
Calea liberă medie a unei molecule
Să estimăm calea medie liberă a moleculelor de aer. În condiții normale, temperatura aerului este de ordinul temperaturii camerei, o considerăm egală
iar presiunea este egală cu
Calea medie medie liberă face posibilă determinarea vitezei aritmetice medii a moleculei
unde f (u) este densitatea de probabilitate (sau funcția Maxwell), ceea ce face posibilă calcularea vitezei aritmetice medii.
Moleculele de materie la aceeași temperatură se mișcă cu viteze diferite. Distribuția moleculelor pe viteze sau energii cinetice se numește distribuția Maxwell. Funcția Maxwell (funcția de distribuție a vitezei de molecule) are forma (Fig.):
Trimiteți-le prietenilor: