Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Траектория движения одной частицы.

     Рассмотрим идеальный газ. (Вспомним, что идеальный газ - это модель реального газа в котором:

1) отсутствует взаимодействие между молекулами;

 

2) молекулы - материальные точки определенной массы (занимают бесконечно малый объем по сравнению с объемом сосуда);

3) при столкновении между собой и со стенками сосуда ведут себя как упругие шарики;

4) молекулы равномерно распределены по объему).

 

Данное вещество занимает объем V и состоит из большого количества частиц N.

 

Газ находится в состоянии теплового равновесия в которой N1 частиц обладают скоростями v1; N2 - v2; N3 - v3 ...

  

Обсчитаем давление газа на элемент поверхности ΔS на основе молекулярно-кинетической теории (МКТ) и механики Ньютона. При этом учитывать, что удары молекул (атомов, ионов) упругие, молекулы массивные (m) и молекулы тождественны между собой.

 

Рассмотрим движение одной частицы - молекулы. В результате столкновения со стенкой, она меняет импульс:

 

Изменение импульса одной частицы при столкновении с препятствием.

 

ДР = - 2mv1x

 

Сила, с которой действуют молекулы 1-го сорта на площадку ΔS:

 

ΔF1x = 2mv1x ΔN1 / Δt

 

где - ΔN1 - число столкновений молекул со скоростями v1 с площадкой ΔS за время Δt.

 

В расчет количества столкновений.

 

Просчитаем число столкновений ΔN1:

 

ΔN1 = ½ • N1v1x Δt ΔS / V

 

Коэффициент ½ объясняется хаотичностью движения частиц (только половина частиц движутся влево).

 

Поэтому значение силы ΔF1x приобретает следующий вид:

 

ΔF1x = 2mv1x ΔN1 / Δt = ... = mv21x N1 ΔS / V

 

Полная сила, действующая на площадку ΔS со стороны всех молекул, имеющих различные скорости:

ΔFx = ΔF1x + ΔF2x + ΔF3x + ... = mv21x N1 ΔS / V +

+ Mv22x N2 ΔS / V + mv23x N3 ΔS / V + ...

 

Искомое значение давления р равен:

р = ΔFx / ΔS = (v21x N1 + v22x N2 + v23x N3 + ...) m / V =

= N <vx2> m / V,

где <vx2> - среднее значение квадрата составляющей скорости молекулы в направлении оси Ох.

 

Поскольку в силу хаотичности движения все направления равноправны, поэтому

 

<v2> = <vx2> + <vн2> + <vя2> = 3 <vx2>.

 

Подставляя последнее соотношение в уравнение для давления получаем основное уравнение МКТ, полученное только с использованием законов Ньютона и основных положений молекулярно-кинетической теории.

 

pV = ⅓ mV <v2> = ⅓ nm <v2> = ⅔ n <Ek>

 

Другая форма записи основного уравнения МКТ

 

pV = ⅔ N <Ek>; p = ⅓ ρ <v2>.

 

Учитывая значение средней квадратичной скорости по распределению молекул по скоростям, установленным Максвеллом в 1859 году получим:

 

Vс.кв. = (3кТ / m) 1/2; <Ek> = 3kT / 2.

 

Подставляя значение средней кинетической энергии поступательного движения молекул в основное уравнение МКТ получим еще одну формулу для нахождения давления идеального газа:

 

p = nkT

 

В последней формуле:

р - давление газа; к - постоянная Больцмана, Т - температура газа.



Загрузка...
Загрузка...
Реферати і шпаргалки на українській мові.
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии