Измерване на скоростта на молекулите на газа
Познаването на температурата, ние можем лесно да се изчисли средната кинетична енергия на молекулите на газа. След това лесно да се изчисли средната скорост на молекулата. Възможно ли е да се измери скоростта? След молекулите са толкова малки!
Средната скорост на топлинната движение на молекули. Уравнение (9.9) дава възможност да се намери средната квадратна скорост на движение молекули. Замествайки в това уравнение получаваме израз за средната квадратна скорост:
Корен квадратен от това количество се нарича квадратичен средна скорост:
Чрез изчисляване формула (9.12), скоростта на молекули, като например азот при Т = 0 ° С, ние получаваме. Водородни молекули при същата температура имат средна скорост.
Когато има първи бяха получени от тези номера (втората половина на XIX.) Бяха зашеметени от много физици. Speed газови молекули се оценяват на повече от скоростта на артилерийски снаряди! Въз основа на това, дори изразиха съмнения относно валидността на кинетичната теория. Известно е, че миризми разпространяват доста бавно: това отнема време, за десетки секунди, за да парфюма хвърли в единия ъгъл на стаята, се разпространи и в другия ъгъл. Не е трудно да се обясни. Поради сблъсък на молекули траекторията на всяка молекула е сложен полигон (фигура 9.4). Голям молекула има скорост на правите участъци от наклонен. Преместването на една и съща молекула в определена посока е малък дори в средата на времето на няколко минути. Оказва се, че когато се движите молекула от точка А до точка Б, тя премина на пътя е много по-дълго разстояние AB.
Опитно определяне на молекулно скорости. Експериментите за определяне на скоростта на молекули доказали валидността на формула (9.12). Един от експериментите беше предложена и се изпълнява от О. Стърн през 1920 г.
Stern устройство се състои от два коаксиални цилиндъра А и Б. неподвижно свързани един с друг (ris.9.5, а). Цилиндрите могат да се завъртат при постоянна ъглова скорост. По малката ос на цилиндъра е опъната тънка тел платина С, покрита със слой от сребро. По жицата електрически ток се предава. В стената на цилиндъра има тесен процеп О. Air се евакуира от цилиндъра. В цилиндър е при стайна температура.
Първоначално устройството е неподвижно. Когато текущата нишка на сребърен слой се изпарява и вътрешния цилиндър се напълва с газ на сребърни атома. Някои О атоми преминават през отвора и достигат вътрешната повърхност на цилиндър В. депозиран тях. Резултатът е тясна ивица от сребро D директно срещу прореза (ris.9.5 б).
След това бутилките се въртят с голям брой на оборотите п в секунда (до 1500 1 / с). Сега, по време тон. атом, необходими за преминаване път разлика равен цилиндър радиус RB-RA. бутилки се въртят през определен ъгъл. Като резултат от атоми, които се движат с постоянна скорост, да падне на вътрешната повърхност на голям цилиндър не е директно срещу прореза O (ris.9.5, в) и на разстояние S от края на радиуса, минаваща през центъра на отвора (ris.9.5, D) за атома движат праволинейно.
Обозначаващ скоростта на въртене на единица точки на повърхността на външен цилиндър,
В действителност, не всички сребърни атоми имат една и съща скорост. Следователно, те разстояние за различните атоми ще бъде малко по-различен. Под и да се разбира разстоянието между частите на ленти с най-голяма концентрация на сребърни атома. Това разстояние съответства на средната скорост на атомите, което е равно на:
Заместването в това уравнение стойността на времето т от израза (9.13), получаваме
Знаейки, п. RA и RB и средният обем измерване сребро лента, причинена от въртенето на устройството, е възможно да се намери средният процент на сребърни атома.
ускорява модули. определя от опит, да съвпада с теоретичната стойност на средното квадратично скорост. Това служи като експериментално доказателство за валидността на формула (9.12), и следователно с формула (9.9), според който средният кинетичната енергия на молекулите е пряко пропорционална на абсолютната температура.
Средната скорост на молекулите превишава скоростта на звука и да достигне стотици метри в секунда. Тези проценти могат да бъдат измерени от факта, че макроскопски органи (цилиндри в опит Stern е) може да се отчете по-голяма скорост, че по време на преминаването на молекули между цилиндрите се завърта на значителен ъгъл.
.
1. Защо сребърен слой дебелина на лентата върху външната повърхност на въртящия се цилиндър в ширината на лентата Stern варира от?
2. Как е средната квадратична скоростта на молекулите, като температурата се повишава от 4 пъти?
3. Какво молекулите в атмосферата се движат по-бързо: молекулите на азотни и кислородни молекули?
G.Ya.Myakishev, B.B.Buhovtsev, N.N.Sotsky физика 10 клас
Събиране на резюмета на уроци за всички класове, домашна работа, изтегляне резюмета на физиката. книги и учебници, в съответствие с графика в план физика за 10 клас
Ако имате корекции или предложения на този урок, моля свържете се с нас.
Ако искате да видите и другите корекции и предложения за уроци, погледнете тук - Образователен форум.