Студопедия — Молекулярные основы теории идеального газа
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Молекулярные основы теории идеального газа






 

Так как расстояние между молекулами в газе в среднем гораздо (на порядок) больше, чем в жидкостях и твердых телах, то газы сжимаемы. Нужно в десятки раз уменьшить расстояние между молекулами, чтобы проявились силы отталкивания. Такому сближению соответствует уменьшение объема (пропорциональное третьей степени расстояния) во много тысяч раз.

Из-за больших расстояний можно слабыми силами отталкивания в газе вообще пренебречь, а из-за сильной сжимаемости считать, что силы отталкивания в газе проявляются только на расстояниях, сравнимых с размерами молекул (так оно, вообще говоря, и есть). Зато уж на расстояниях, равных удвоенному расстоянию между молекулами, силы отталкивания можно считать очень большими (бесконечно большими).

В результате потенциал взаимодействия молекул (см. рис. 1.10) в газе может быть сильно упрощен и заменен «бесконечной» ступенькой (рис. 1.12).

Рис. 1.12. Потенциал взаимодействия в идеальном газе

Конечно такой потенциал, он называется потенциалом твердых шаров, есть некоторое упрощение, идеализация реального потенциала. Оказалось, однако, что такая модель, в которой молекулы можно считать твердыми шариками, взаимодействующими только при сближении на расстояние, примерно равное (по порядку величины) радиусу этих шариков, очень продуктивно и хорошо (как и будет показано далее) описывает свойства газообразных сред.

Итак, идеальный газ — это ансамбль малых тел — «шариков», непрерывно и хаотически движущихся и взаимодействующих только при столкновении упругими силами.

Попытаемся теперь глубже понять, что такое беспорядочное, хаотическое движение, о котором говорится в основных положениях молекулярно-кинетической теории.

Рассмотрим среднюю, как говорится в математике, среднюю арифметическую скоростьмолекул газа. Среднее значение отмечается (обозначается) чертой сверху (без стрелки) или угловыми скобками. Оказывается, средняя арифметическая скорость молекул газа равна нулю (!).

(1.32)

В самом деле, для каждой скорости, например, всегда найдется равная ей по величине, но противоположно направленная скорость, например . Их сумма равна нулю. Это проявление хаотичности, случайности скоростей движения молекул газа. Есть молекулы с любыми скоростями и направлениями.

Интересно и еще одно свойство больших ансамблей со случайными характеристиками (рис. 1.13). Одна какая-то наперед выбранная нами молекула, в течение длительного времени меняя свою скорость (например, из-за столкновений), обязательно будет иметь за это время все те значения и направления скорости, которые имеют молекулы «ансамбля» (рис. 1.13, а) в один (любой, но один) момент времени. (Сравните рис. 1.13, а и 1.13, б.) Это положение называется эргодической гипотезой. На самом деле это не гипотеза, а закон природы. Например, каждый человек за длительное время (за жизнь) проходит все возрасты. Если же набрать случайным образом большую группу людей, то среди них также будут люди всех возрастов. Этими «возрастами» члены группы обладают сейчас, в момент сбора группы. Примеры: жильцы дома, прохожие на улице. Студенты не образуют случайную совокупность по возрасту.

Рис. 1.13. Случайные скорости различных молекул в один и тот же момент времени (а). Случайные скорости одной молекулы в различные моменты времени (б). Скорости на рисунках справа и слева попарно равны

Рассмотрим теперь средний квадрат скорости молекул. Имеем

(1.33)

Очевидно, средний квадрат скорости уже не равен нулю. Таким образом, наверное, характеристики движения молекул зависят от среднеквадратичной скорости (скалярной величины). От квадрата скорости зависит энергия (кинетическая энергия) молекулы. Средняя энергия и будет основной характеристикой молекулярного движения.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 426. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Кардиналистский и ординалистский подходы Кардиналистский (количественный подход) к анализу полезности основан на представлении о возможности измерения различных благ в условных единицах полезности...

Обзор компонентов Multisim Компоненты – это основа любой схемы, это все элементы, из которых она состоит. Multisim оперирует с двумя категориями...

Композиция из абстрактных геометрических фигур Данная композиция состоит из линий, штриховки, абстрактных геометрических форм...

Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

Этические проблемы проведения экспериментов на человеке и животных В настоящее время четко определены новые подходы и требования к биомедицинским исследованиям...

Классификация потерь населения в очагах поражения в военное время Ядерное, химическое и бактериологическое (биологическое) оружие является оружием массового поражения...

Факторы, влияющие на степень электролитической диссоциации Степень диссоциации зависит от природы электролита и растворителя, концентрации раствора, температуры, присутствия одноименного иона и других факторов...

Гносеологический оптимизм, скептицизм, агностицизм.разновидности агностицизма Позицию Агностицизм защищает и критический реализм. Один из главных представителей этого направления...

Функциональные обязанности медсестры отделения реанимации · Медсестра отделения реанимации обязана осуществлять лечебно-профилактический и гигиенический уход за пациентами...

Определение трудоемкости работ и затрат машинного времени На основании ведомости объемов работ по объекту и норм времени ГЭСН составляется ведомость подсчёта трудоёмкости, затрат машинного времени, потребности в конструкциях, изделиях и материалах (табл...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия