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: 427. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Травматическая окклюзия и ее клинические признаки При пародонтите и парадонтозе резистентность тканей пародонта падает...

Подкожное введение сывороток по методу Безредки. С целью предупреждения развития анафилактического шока и других аллергических реак­ций при введении иммунных сывороток используют метод Безредки для определения реакции больного на введение сыворотки...

Принципы и методы управления в таможенных органах Под принципами управления понимаются идеи, правила, основные положения и нормы поведения, которыми руководствуются общие, частные и организационно-технологические принципы...

Деятельность сестер милосердия общин Красного Креста ярко проявилась в период Тритоны – интервалы, в которых содержится три тона. К тритонам относятся увеличенная кварта (ув.4) и уменьшенная квинта (ум.5). Их можно построить на ступенях натурального и гармонического мажора и минора.  ...

Понятие о синдроме нарушения бронхиальной проходимости и его клинические проявления Синдром нарушения бронхиальной проходимости (бронхообструктивный синдром) – это патологическое состояние...

Опухоли яичников в детском и подростковом возрасте Опухоли яичников занимают первое место в структуре опухолей половой системы у девочек и встречаются в возрасте 10 – 16 лет и в период полового созревания...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.009 сек.) русская версия | украинская версия