Студопедия — Скорости молекул. Опыт Штерна
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

Скорости молекул. Опыт Штерна






 

Соотношение между кинетической энергией молекулы и температурой можно использовать для определения среднеквадратичной скорости. Действительно,

(3.1)

(Здесь á V ñ — это не á V ñ = á Vх ñ = 0.) По определению среднеквадратичной скоростью называется квадратный корень из среднего квадрата скорости.

Для воздуха вокруг нас подставляем: число степеней свободы i = 5, молярная масса М = 29 ⋅ 10–3кг/моль (воздух на 80 % азот), температуру берем t ≈ 22 °С, т. е. Т = 295 К,

(3.2)

Когда Больцман в конце XIX в. провел такие вычисления и получил подобные цифры, то все, кто понимал что-нибудь в этих делах, «очень засомневались». Человек передвигается не быстрее 10 м/с — это мировой рекорд в беге на 100 метров. Ураган — самое быстрое из движений воздуха — 40 м/с. «Неужели молекулы летят так быстро?» — спрашивали скептики.

Требовался прямой опыт. Опыты по измерению скоростей молекул проделал Отто Штернв 1920 г.

По оси латунного цилиндра (рис. 3.1) натянута тонкая платиновая нить, покрытая слоем серебра. Пропусканием электрического тока нить раскаляется до 1200 °С и серебро испаряется во все стороны. Вокруг нити — цилиндрик малого радиуса r с узкой продольной щелью. Этот цилиндрик жестко скреплен с охватывающим его большим цилиндром радиуса R. Вся система находится под колпаком, из-под которого воздух выкачан.

Рис. 3.1. Схема опыта по определению скоростей молекул. Схема опыта Штерна: 1 — цилиндр (радиус R); 2 — цилиндрик (радиус r); 3 — нить; 4 — щель

Если цилиндры неподвижны, то поток атомов серебра осядет на внешнем цилиндре в виде узкой полосы А. Если оба цилиндра вращать с угловой скоростью ω, то атомы серебра попадут уже не в А, а в А'. Ведь расстояние (Rr) от щели до стенки большого цилиндра атомы, летящие со скоростью V, проходят за время t = (Rr)/ V. За это время цилиндр повернется на угол φ = ω t.

Измеряя этот угол φ, зная угловую скорость ω и радиусы цилиндров R и r, вычисляют скорость атомов. Измеренные таким образом значения скорости атомов оказались близкими к результатам вычислений по формулам (3.1) и (3.2). Опыты Штерна подтвердили теорию Больцмана. Опыты Штерна дали и гораздо больше.

Важно отметить, что при покоящихся цилиндрах полоска в месте А была узкой. Если же цилиндры вращались, полоса в месте А' получилась довольно широкой. Дело в том, что атомы серебра вылетают с различными скоростями, и медленные атомы попадают на мишень с большим смещением. Измерения размытой полосы подтвердили правильность распределения Максвелла (см. п. 3.5).







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 690. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

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...

Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Краткая психологическая характеристика возрастных периодов.Первый критический период развития ребенка — период новорожденности Психоаналитики говорят, что это первая травма, которую переживает ребенок, и она настолько сильна, что вся последую­щая жизнь проходит под знаком этой травмы...

РЕВМАТИЧЕСКИЕ БОЛЕЗНИ Ревматические болезни(или диффузные болезни соединительно ткани(ДБСТ))— это группа заболеваний, характеризующихся первичным системным поражением соединительной ткани в связи с нарушением иммунного гомеостаза...

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...

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ САМОВОСПИТАНИЕ И САМООБРАЗОВАНИЕ ПЕДАГОГА Воспитывать сегодня подрастающее поколение на со­временном уровне требований общества нельзя без по­стоянного обновления и обогащения своего профессио­нального педагогического потенциала...

Эффективность управления. Общие понятия о сущности и критериях эффективности. Эффективность управления – это экономическая категория, отражающая вклад управленческой деятельности в конечный результат работы организации...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия