Движение беспорядочное законы

Важное значение в кинетической теории имеет четвертое допущение о беспорядочности движения молекул, позволившее применить для характеристики движения молекул законы теории вероятности. [c.36]

Поскольку беспорядочное движение вихрей аналогично тепловому движению молекул газа, описание процессов переноса массы, энергии и импульса в турбулентном потоке проводится методами, аналогичными принятым в молекулярно-кинетической теории газов. Таким образом, по аналогии с длиной свободного пробега молекулы вводится понятие пути перемешивания - расстояния, на котором вихрь движется без смешения с окружающей жидкостью. По аналогии с молекулярным переносом количества движения, выражаемым законом внутреннего трения Ньютона [уравнение (3.6)], величину напряжений турбулентного трения (или равную ей плотность потока импульса, переносимого вихрями) принимают пропорциональной градиенту скорости или градиенту импульса [c.43]

Все тела ощутимых размеров построены из огромных скоплений более или менее беспорядочно движущихся частиц атомов и молекул. Такие скопления частиц имеют свои специфические законы движения, дополняющие законы движения каждой отдельной частицы, и эти законы определяют и объясняют ряд важных и характерных свойств тел. Эта область явлений рассматривается [c.12]

Этот процесс не вполне обратим. В качестве примера снова упомянем тормозящий автомобиль, о котором уже говорилось в разд. 3-6. В общем случае невозможно преобразовать беспорядочное молекулярное движение в координированное движение всего тела как единого целого со 100%-ной эффективностью. Невозможность осуществления такого процесса является содержанием второго закона термодинамики. В середине XIX в. были предложены две несколько отличающиеся формулировки этого закона. Одна из них, предложенная Вильямом Томсоном, гласит Невозможно превратить какое-либо количество теплоты полностью в работу без того, чтобы часть этой теплоты не оказалась растраченной при более низкой температуре . Вторая формулировка принадлежит Рудольфу Клаузиусу Невозможно осуществить перенос тепла от более холодного тела к более горячему телу, не затрачивая для этого работу . Обе формулировки представляют со- [c.54]

В трубчатом реакторе по ряду причин могут возникать отклонения от режима идеального вытеснения. Если отклонение является результатом большого числа малых возмуш,ений, таких, например, как возмуш,ения, вызываемые многократным изменением формы потока в промежутках плотного слоя твердых частиц, то суммарный эффект будет очень похож на диффузию. Действительно, предположение о беспорядочном движении молекул, исходя из которого был выведен закон Фика для молекулярной диффузии, применимо с некоторыми допущениями также и к малым, но макроскопическим элементам потока. Количественные данные, как и следовало ожидать, дают линейную зависимость потока массы или тепла от первой производной по координате 1. Учет дополнительного потока диффузии приводит к модификации модели реактора идеального вытеснения дС д С дС [c.17]

Во многих случаях стационарное состояние (скорости ионизации и рекомбинации одинаковые) можно рассматривать как состояние равновесия, подчиняющееся законам термодинамики, и, стало быть, имеется возможность осуществлять соответствующие термодинамические расчеты. Частным случаем энергетического воздействия является соударение частиц при их беспорядочном движении в газообразном состоянии. Соударение, при котором частицы обмениваются кинетической энергией, получили название упругих в отличие от других — неупругих, прн которых происходит возбуждение атомов и /и отрыв электронов. Такая разновидность ионизации называется термической и связана с температурным уровнем среды. [c.227]

Теоретическое истолкование закона Ньютона (1) можно получить для газов на основании кинетической теории. Согласно предположению, лежащему в основе кинетической теории, молекулы газа находятся в беспрерывном, но беспорядочном движении, так что газ в целом остается неподвижным. Кинетическая энергия этого беспорядочного движения молекул представляет тепловую энергию газа. Предположим теперь, что наряду с беспорядочным движением молекул имеется упорядоченное перемещение конечных, очень больших но сравнению с отдельными молекулами масс газа параллельно некоторой плоскости Ро, причем скорость этого движения и пропорциональна расстоянию у от рассматриваемой плоскости (рис. 6.1). На произвольном расстоянии 1/1 проведем плоскость Г и параллельную Го, и рассмотрим перенос количества движения за счет беспорядочного движения молекул через эту плоскость. Молекулы, которые [c.276]

Молекула в разные моменты времени обладает самыми разнообразными скоростями как по величине, так и по направлению. Поэтому трудно описать движение отдельной молекулы. Однако в целом к огромному количеству молекул вследствие беспорядочности их движения можно применять законы теории вероятности. [c.20]

Обе приведенные формулировки второго начала термодинамики fie связаны с какими-либо конкретными представлениями о строении материи. Однако, как впервые показал Л. Больцман (1896), содержание второго закона обусловлено особенностями строения, а именно молекулярной природой вещества. Иными словами, второе начало (в отличие от первого) относится исключительно к системам из большого числа частиц, т. е. таким, поведение которых может быть охарактеризовано статистическими величинами, например температурой и давлением. В связи с этим с точки зрения молекулярно-кинетических представлений второе начало термодинамики можно сформулировать следующим образом все процессы, происходящие в природе, стремятся перейти самопроизвольно от состояния менее вероятного к состоянию более вероятному. Для молекул наиболее вероятным является беспорядочное, хаотичное движение, т. е. тепловое движение. Работа характеризуется более или менее упорядоченным движением частиц, каковое является менее вероятным. Отсюда самопроизвольный переход работы в теплоту можно рассматривать как переход молекулярной системы от упорядоченного движения частиц к более вероятному — хаотическому. [c.65]

В поведении ионов при бесконечном разведении раствора обнаруживаются две характерные закономерности 1) увеличение подвижности при повышении температуры и 2) наличие максимума на кривой зависимости А,, от кристаллографического радиуса иона. Для качественной интерпретации этих закономерностей обычно проводят аналогию между перемещением иона под действием электрического поля и движением макроскопического шарика в вязкой жидкости. Перемещение ионов в электрическом поле является статистически усредненным процессом ионы совершают беспорядочные перескоки, а электрическое поле изменяет их вероятность в определенных направлениях. Поэтому аналогия с обычным поступательным движением твердого тела оказывается весьма приближенной. Тем не менее такая аналогия приводит к правильным качественным выводам. Согласно закону Стокса скорость движения твердого шарика в вязкой жидкости под действием силы Р выражается формулой [c.75]

В современной науке эти законы получили объяснение на основе атомно-молекулярных представлений о природе вещества. Начало этому положил великий русский ученый М. В. Ломоносов. Он считал, например, что тепло представляет собой хаотическое (беспорядочное) движение мельчайших частиц вещества и что интенсивность этого движения определяет температуру тела. [c.14]

Вследствие огромного числа молекул даже в самых малых объемах газа их поведение подчиняется законам больших чисел, т. е. теории вероятностей. Поэтому беспорядочное движение происходит с одинаковой вероятностью в любом направлении и его можно представить [c.113]

Вследствие того что столкновения частиц не вполне упруги, отдельная молекула в разные моменты времени имеет самые разнообразные скорости как по направлению, так и по величине. По этой причине невозможно описать движение отдельной молекулы. Однако при огромном количестве молекул в данном объеме газа и беспорядочности их движения становится возможным применение законов теории вероятности. [c.20]

Второй закон и необратимость естественных процессов являются следствием атомно-молекулярной природы вещества и хаотического, беспорядочного характера теплового движения частиц. [c.19]

Рассмотрим сосуд, разделенный на две половины перегородкой. Откачаем воздух из обеих частей сосуда, после чего в одну из них введем кислород. Если перегородку удалить, то молекулы кислорода, двигающиеся во всех направлениях, равномерно распределятся по всему объему. На основании одних законов механики нельзя считать невозможным, что при подобном беспорядочном тепловом движении в какой-то момент все молекулы кислорода вновь соберутся в одной половине сосуда, а в другой установится вакуум. Однако ясно, что вероятность этого тем меньше, чем большее число молекул находится в сосуде. [c.39]

В теории электролитической диссоциации Аррениуса предполагалось, что ионы в растворах находятся в состоянии беспорядочного движения (подобно газообразному состоянию). Это позволило применить законы, характеризующие газообразное состояние к электролитам. Однако в предположении о беспорядочном распределении ионов в растворе не учитывалось электростатическое взаимодействие между ионами, которое проявляется на достаточно больших расстояниях. В сильных электролитах, например, действие между ионами настолько велико, что в концентрированных растворах возникает тенденция к упорядоченному распределению, аналогичному ионным кристаллам (где каждый ион окружен ионами противоположного знака). Дальнейшие исследования показали, что в реальных растворах средней концентрации распределение ионов в электролите является промежуточным между беспорядочным и полностью упорядоченным. Электростатические силы стремятся создать такое распределение, при котором каждый ион окружен исключительно ионами противоположного знака, но этому противодействует хаотическое движение ионов, приводящее к беспорядочному распределению. В конечном итоге, около каждого иона образуется ионная атмосфера, в которой преобладают ионы противоположного (по сравнению с центральным ионом) знака. [c.60]

Необратимые флуктуации и механизм самоорганизации белка. Предполагают, что в начальный период все флуктуации - периодические вращения атомных групп вокруг ординарных связей - являются беспорядочными и несинхронизированными друг с другом. В равновесных системах все флуктуации обратимы и согласно основной теории вероятности (так называемого закона больших чисел) составляют пренебрежимо малые поправки к средним значениям. За редким исключением (например, рассеяние света гомогенной средой и броуновское движение, вызываемые обратимыми флуктуациями плотности) они не коррелируют со свойствами системы и не оказывают влияние на ее переход в равновесное состояние В неравновесных системах среди множества обратимых, неустойчивых флуктуаций возникают необратимые флуктуации, оказывающие радикальное воздействие на эволюцию системы. Они не остаются малыми поправками к средним значениям, а существенно меняют сами эти значения, стирая различие между случайным отклонением и макроскопическим проявлением системы. При свертывании белка подавляющее большинство флуктуаций также обратимо и неустойчиво. Но некоторые из них приводят к сближению определенных аминокислотных остатков, и тогда те могут эффективно взаимодействовать между собой. По своим последствиям образующиеся контакты между валентно-несвязанными атомами могут быть подразделены на близко-, средне- и дальнодействующие. Флуктуации, приводящие к образованию первого вида, изменяют взаимное расположение атомных групп в пределах одного аминокислотного остатка второго вида - расположение остатка относительно соседних в последовательности третьего - относительно удаленных по цепи остатков. В зависимости от конформационного состояния белковой цепи по ходу ее сборки одни и те же флуктуации могут быть как обратимыми, так и необратимыми. Последними, т.е. бифуркационными, флуктуации становятся только в том случае, если каждая из них возникает в строго определенном месте последовательности бифуркаций между флуктуирующим клубком и трехмерной структурой. Обратимые флуктуации бесследно исчезают, а необратимые, стабилизированные специфическими невалентными взаимодействиями остатков, остаются в виде гигантских "застывших флуктуаций". [c.96]

В газах наблюдается беспорядочное движение. Притяжением материальных частиц — молекул или атомов — друг к другу в газе можно пренебречь и в первом приближении считать, что при взаимном столкновении такие частицы отталкиваются по закону упругих шаров. [c.7]

В свете теории электролитической диссоциации стали понятными некоторые стороны химического поведения электролитов в растворах. Так, она объяснила числа переноса И. В. Гитторфа (1824—1914) и закон Ф. Кольрауша (1840—1910) о постоянной подвижности ионов. Но вскоре после появления теории электролитической диссоциации обнаружились и некоторые ее серьезные недостатки. С. Аррениус рассматривал раствор, подобно смеси газов, в которой молекулы распределены беспорядочно и находятся в тепловом движении. Между тем в растворах электролитов ионы распределяются в известной степени упорядоченно благодаря взаимному притяжению, особенно в растворах сильных электролитов. Лишь в XX столетии были созданы теории сильных электролитов, учитывающие электростатическое взаимодействие между ионами. [c.169]

Молекулярной диффузией называется перенос распределяемого вещества, обусловленный беспорядочным тепловым движением молекул, атомов, ионов, коллоидных частиц. Молекулярная диффузия описывается Первым законо.и Фика, согласно которому масса вещества ёт, диффундирующего за время через элементарную поверхность с15 (нормальн>то к направлению диффузии), пропорциональна градиенту концентрации (1с1(Ь этого вещества [c.475]

Это процесс выравнивания концентрации входящих в систему веществ (молекул, ионов и др.) под действием их беспорядочного теплового движения. Количество диффундирующего вещества Q в каком-то направлении X через сечение 5 за время определяется законом Фика [c.605]

Это равноценно признанию, что движение молекулы в жидкости главным образом выражается в колебании, быстром отскакивании взад и вперед на расстояния, изменяющиеся относительно медленно. Структура жидкости, таким образом, подобна структуре твердого тела, в котором частица, будь это атом или молекула, колеблется, по крайней мере в нормальных случаях, около некоторого фиксированного среднего положения. Однако важно иметь в виду тот факт, что в жидкости молекула может свободно двигаться, постоянно меняя свое положение. Энергия молекулы, вызывающая смещение, идентична с энергией в газовом состоянии при той же температуре, о чем свидетельствует подчинение осмотического давления газовым законам. Скорость смещения отдельной молекулы в жидкости (например, скорость диффузии) меньше, чем в газе, вследствие большего трения, а не меньшей движущей силы. В жидкости, очевидно, нет статического трения длительного молекулярного смещения, но велико трение, которое может возникать при ограниченных скоростях смещения. Вследствие этого следует ожидать, что расположение молекул в жидкости является в сильной степени, хотя может быть и не вполне, беспорядочным (см. стр. 153—154). [c.39]

Молекулярная диффузия и закон Фика. Молекулярной диффузией называется взаимное проникновение веществ, ведущее к выравниванию концентраций. Молекулярная диффузия протекает самопроизвольно (без воздействия внешних сил) вследствие беспорядочного теплового движения молекул. При адсорбции диффузия играет важную роль. [c.57]

Хаотическое движение частицы охватывает определенный объем пространства, возрастающий во времени. В отличие от реального пути частицы, изменяющего направление до 10 ° раз в 1 с, усредненная величина Ах при совершенной беспорядочности движения может быть точно вычислена на основании статистических законов. Для сферической частицы с радиусом г она прямо пропорциональна абсолютной температуре Т и времени наблюдения t и обратно пропорциональна коэффициенту гидродинамического (вязкостного) сопротивления среды w = bm r (где г — коэффициент вязкости) [c.29]

Область применимости закона Стокса сужается в случае твердых частиц, осаждающихся в газе. Когда размер частицы приближается к длине среднего свободного пробега молекул жидкости, скорость осаждения будет больше чем рассчитанные по закону Стокса. Поправка для частиц размером >16 мкм, осаждающихся в воздухе, составляет <1%. Частицы меньшего размера подвержены броуновскому движению вследствие ударов молекул окружающей среды. Для частиц размером <0,1 мкм это беспорядочное движение гораздо больше по величине, чем направленное движение вследствие гравитационного осаждения з, [c.185]

Основные допущения. 1. Каждый газ состоит из однородных, шарообразных, совершенно упругих молекул. 2. Молекулы находятся в состоянии непрерывного поступательного движения (тепловые движения) при столкновении двух молекул удар подчиняется законам ударов упругих шаров (сохранение импульсов и энергий). 3. До столкновения молекулы не действуют друг на друга и поэтому движутся. прямолинейно. 4. Движение молекул является хаотическим (беспорядочным), что позволяет применить к нему законы теории вероятности. [c.636]

В предыдущем разделе закон Фика был выведен на основе предположения, что формальная сила, равная градиенту химического потенциала, является движущей силой для процесса диффузии. Для расчета скорости потока было использовано представление о сопротивлении трения при движении. Ввиду строго механической картины сопротивления трения, которая была рассмотрена в разделе 19, такой подход к проблеме диффузии неубедителен, если не может быть показано, что формальная сила в уравнении (21-4) или (21-5) действительно механическая сила. То, что это действительно так, показано в классических работах Эйнштейна по процессам диффузии Механическая сила вызывается беспорядочными столкновениями диффундирующих молекул с молекулами растворителя (а при высоких концентрациях друг с другом). Эта сила приводит к беспорядочному движению [c.403]

Молекулярная диффузия является переносом вещества в в иде молекул вследствие, их беспорядочного движения и описывается законом Фика [c.85]

Статистическая термодинамика основывается на двух научных дисциплинах — механике и теории вероятностей. Одна из важных задач статистической термодинамики состоит в характеристике р 1спределеиия заданного числа молекул по различным состояниям, в частности по скоростям. При выводе уравнения (1Х.1) мы приближенно приняли, что все молекулы двигаются с одинаковой скоростью. Однако для решения более сложных задач такое приближение недостаточно. В действительности молекулы газа двигаются с весьма различными скоростями. Вообразим, что в какой-то начальный момент скорости и направлени движения молекул были бы одинаковыми. Очевидно, что сохранение такого порядка невозможно. Первые же случайные столкновения, происходящие под различным углами, приведут всю массу молекул в состояние абсолютно беспорядочного движения. Выведем закон рас 1ределения молекул по скоростям при помощи простых рассуждений. Рассмотрим вертикальный столб газа (его молекулярная масса М) в поле земного притяжения. Естественно, что нижние слои газа находятся под большим давлением, чем верхние. Перенесем 1 моль газа с высоты й, где давление равно р , на поверхность емли, где давление равно Ро и /1=0. При этом газ будет сжат от давления Рл до Ро. В условиях постоянства температуры затраченная на сжатие работа А равна [c.117]

Но, помимо этого, аэрозольные частицы участвуют в броуновском движении — беспорядочном, случайном смещении под действием ударов молекул газа. Чем меньше частица, тем резче выражено ее броуно-вское движение. Частица совершает микроскопические скачки и через некоторое время может оказаться смещенной от первоначального места на значительное расстояние. Броуновское движение можно на-, блюдать у частиц табачного Дыма, помещенных в ультрамикроскоп. Частица, видимая как светящаяся точка на черном фоне, кажется как бы пляшущей и очень быстро выходит на фокальной плоскости микроскопа. Смещение крупных частиц менее заметно, у них отчетливо наблюдается падение под действием силы тяжести. Направление смещения вследствие броуновского движения совершенно случайно — частица может сместиться в любую сторону, в том числе и вверх, против силы тяжести. Открытие фундаментальных законов броуновского движения принадлежит Эйнштейну и Смолу-ховскому, работавшему независимо от Эйнштейна. Основной закон броуновского движения записывается в исключительно простом и изящном виде [c.9]

В теории электролитов очень важным является вопрос о распределении ионов в растворе. По первоначальной теории электролитической диссоциации, основанной на физической теории растворов Вант-Гоффа, считалось, что ионы в растворвх находятся в состоянии беспорядочного движения, следовательно в состоянии, аналогичном газообразному. Этим обстоятельством объяснялась возможность применения законов для газообразного состояния к электролитам. [c.393]

Самоп )оизвольный процесс выравнивания концентраций ионов, молекул или коллоидно-дисперсных частиц за счет их беспорядочного теплового движения (у коллоидных частиц — броуновского двил<ения) получил название диффузии. Диффузия как самопроизвольный процесс для всех дисперсных систем подчиняется одним и тем же закономерностям, установленным Фиком для газов. Согласно первому закону Фика скорость диффузии прямо пропорциональна площади, через которую происходит диффузия, и градиенту концентрации. Математически этот закон имеет следующее выражение [c.302]

Газообразное состояние вещества очень распространено. Газы участвуют в важнейщих химических реакциях, являются теплоносителями и источниками энергии. Впервые правильные представления о природе газов выдвинул М. В. Ломоносов. Он распространил закон сохранения энергии на тепловые явления, полагая, что частицы газов находятся в непрерывном хаотическом движении, сталкиваются и отталкиваются друг от друга в беспорядочной взаимности . Позже была развита теория газов на основе следующих положений I) газ соетоит из огромного числа молекул, находящихся в непрерывном тепловом движении 2) молекулы подчиняются законам механики, между ними отсутствует взаимодействие 3) постоянно происходящие между молекулами столкновения подобны столкновениям между абсолютно упругими шарами и происходят без потери скоростей. Молекулы лишь меняют направление движения, а их общая кинетическая энергия остается постоянной. [c.113]

Хотя между частицами каждого золя и действует взаимное притяжение по закону всемирного тяготения, но возникающие таким путем силы очень малы. Несравненно большее значение для возмр> 4Ности стяжения частиц друг с другом имеет взаимодействие их поверхностных слоев (ср. рис. УП-11). Однако заметно сказаться оно может только н расстояниях меньше 1 мк, т. е. при столь тесном соприкосновении, которое возникает лишь вследствие столкновения частиц в процессе их беспорядочного движения. [c.610]

Элементарные исследования броуновского движения проводились Р. Зигмонди, Ж. Перреном, Т. Сведбергом, а теория этого движения была развита А. Эйнштейном и М. Смолухов-ским 0905). В результате этих работ удалось установить основные закономерности броуновского движения и показать, что оно в действительности является строгим выражением полной беспорядочности ( идеальный беспорядок ), вытекающей из закона больших чисел. Поэтому статистическая теория броуновского движения, разработанная А. Эйнштейном, в качестве основного постулата исходит из предположения о завершенной хаотичности движения частиц. [c.301]

Средний квадратичный сдвиг частицы при совер шенной беспорядочности движения может быть вычис-ЛШ1 на освоеании статистических законов [c.119]

Вернемся теперь к макромолекулам в растворах. Мы знаем, что изолированная макромолекула представляет собой беспорядочный клубок, рыхлое образование, пропитанное растворителем. Так как она вращается в броуновском движении как целое вокруг центра тяжести, то можно считать, что в жидкости она занимает шаровую область. Статистические размеры макромолекул мы рассмотрим ниже. Здесь же укажем на то важное обстоятельство, что если рассматривать полимер со степенью полимеризации порядка 10 —10 (мол. вес порядка 10 —10 ), то в его макромолекуле, свернутом клубке, всего доли процента объема занимает собственно полимерная цепь, а более чем 99% объема занято растворителем. Значит в 1-процентном растворе полимера практически все макромолекулы контактируют друг с другом. Следовательно, для полимера указанного молекулярного веса разбавленными, т. е. подчиняющимися закону Вант-Гоффа, будут только растворы с концентрацией порядка 10" % и ниже. В 1-процентном растворе взаимодействие макромолекул огромно. Спрашивается, какого типа взаимодействие будет доминировать при сближении макромолекул-клубков. При ответе на этот вопрос мы снова сталкиваемся с качественным своеобразием полимеров. Макромолекулы, соприкасаясь друг с другом, расталкиваются, хотя они и представляют собой губки, пропитанные жидкостью. С одной стороны, [c.41]

Процесс диффузии в аморфном полимере можно качественно представить как движение молекул вещества в беспорядочной массе полимерных цепей и пор. При температурах выше температуры стеклования полимера, так же как и в обычных жидкостях, поры постоянно возникают и исчезают в результате тепловых флуктуаций. Диффузия в этом случае осуществляется посредством перемещения молекул диффундирующего вещества от поры к поре под влиянием градиента концентрации при кооперативном двил<ении окружающих молекул. Обычно диаметр поры превышает диаметр молекулы прежде чем молекула переместится на расстояние, равное длине поры, должно произойти несколько последовательных актов переноса в одном и том же направлении. Действительно, для того чтобы осуществлялась диффузия, не обязательно, чтобы пора образовалась сама по себе диффундирующая молекула и окружающие ее сегменты полимера могут образовать некоторый общий свободный объем до и после акта диффузионного переноса. Однако в процессе переноса диффундирующей молекулы, до того как произойдет определенная локальная перегруппировка в структуре, обязательно должен произойти разрыв определенного числа связей между молекулами полимера и диффундирующего вещества, обусловленных действием ван-дер-ваальсовых сил. Энергия, необходимая для осуществления такой перегруппировки (или образования дырок ), тем выше, чем больше размер дырок . Следовательно, согласно закону Больцмана, концентрация дырок должна уменьшаться с увеличением их размера по экспоненциальному закону. [c.208]

Идеальный газ — система материальных точек, находящихся в беспорядочном движении и не обладающих силами притяжения. В идеальных газах взаимодействие между молекулами отсутствует, и объем, занимаемый самими молекулами, исчезающе мал по сравнению с объемом всего газа. Идеальный газ в действительности не существует. Но в ряде случаев газ находится в таком состоянии, когда конечные размеры молекул и силы взаимного притяжения настолько малы, что ими можно пренебречь. Такое положение возникает в тех случаях, когда расстояние между отдельными молекулами во много раз больше размеров самих молекул. К идеальным можно отнести газы, находящиеся при сравнительно невысоких давлениях и высоких температурах. Идеальные газы подчиняются основным газовым законам, установленным Гей-Люссаком, Шарлем, Бойлем и Ма-риоттом. [c.10]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология