Молекулярные столкновения в газе

Молекулы газа находятся в постоянном хаотическом движении. Они часто сталкиваются между собой и со стенками сосуда. Давление газа - результат молекулярных столкновений со стенками сосуда. [c.392]

Необходимо подчеркнуть, что уравнение (5.2), строго справедливое в теории диффузии газов, для нейтронов не строго корректно. В газах существует давление, обусловленное молекулярными столкновениями, более высокое в областях с большей плотностью. Это давление обусловливает д в и-жущую силу в сторону областей с низкой плотностью. В случае с нейтронами их столкновения между собой фактически отсутствуют перемещение из областей с повышенной плотностью в области с пониженной плотностью есть лишь чисто статистический эффект (ко-торый проявляется и в газе), обус-ловленный тем, что из области с повышенной плотностью в область с более низкой плотностью - [c.117]

Первое из них представляет собой хорошо известное условие равновесности газовой смеси без химических реакций, а второе связано именно с процессами химического превращения. Таким образом, логарифмы функций распределения должны являться аддитивными инвариантами всех (и упругих, и неупругих) молекулярных столкновений. Такой результат является-естественным обобщением условий, налагаемых на функции распределения в кинетической теории нереагирующих газов, в которой обычно анализируют соотношения (1.66). [c.23]

Эти же уравнения могут быть записаны через суммы логарифмов соответствующих функций распределения. Это означает, что логарифмы функций распределения. должны являться аддитивными инвариантами всех молекулярных столкновений (упругих, неупругих и реактивных), происходящих в рассматриваемой системе. Такой результат является естественным обобщением условий, налагаемых на функции распределения в кинетической теории нереагирующих газов. [c.34]

При указанном вакууме в аппарате число молекул посторонних газов, еще очень велико и большая часть молекул, испарившихся из жидкости, претерпевает, начиная от самого зеркала испарения, многочисленные молекулярные столкновения, либо приводящие к возвращению их в жидкость, либо вызывающие многочисленные изменения направления их движения в паровом пространстве и пароотводной трубке. Диффузия же молекул от зеркала испарения до конденсатора столь мала, что перегонка путем испарения оказывается практически невозможной. Если поднимать температуру вещества в перегонном приборе, то упругость паров его будет возрастать и при некотором значении температуры сделается равной давлению посторонних газов. При этом значении температуры кипения посторонние газы будут оттесняться из пароотводного пространства и пары вещества получат возможность переходить из колбы в конденсатор не вследствие диффузии, а путем поршневого движения потока паров. [c.239]

Величина этого барьера определяется характером взаимодействия между растворителем и растворенным веществом. Например, в водных растворах частицы связываются с одной или несколькими молекулами воды. Такая гидратация уменьшает подвижность частиц, препятствует их соударениям и, следовательно, замедляет реакцию. В водных растворах или в растворах на основе органических жидкостей вблизи комнатной температуры происходит от 20 до 200 тепловых колебаний молекулы, прежде чем она покинет свою ячейку. С другой стороны, если молекулы двух реагирующих веществ в результате тепловых колебаний одновременно попадают в одну ячейку, то число столкновений между ними в единицу времени будет намного больше, чем в газовой фазе. Время жизни такой пары будет в 100 раз больше, чем в газовой фазе при той же температуре. Таким образом, хотя число молекулярных столкновений в жидкости намного меньше, чем в газе, общее число эффективных столкновений в обоих случаях сопоставимо при одинаковых концентрациях. В ряде случаев число молекулярных столкновений определяется диффузионной подвижностью частиц, поэтому константа скорости реакции зависит от вязкости растворителя. [c.451]

Хотя в литературе имеются примеры реакций очень высоких порядков (выше пятого), представляется невероятным, чтобы в химических процессах играли роль химические реакции с молекулярностью большей трех, так как из теории молекулярных столкновений (см. 4) следует, что реакции с высшей молекулярностью должны протекать чрезвычайно медленно. Реакции с участием трех молекул в газах играют роль лишь при умеренных или высоких давлениях (больших или равных атмосферному давлению). Так как мономолекулярные реакции характерны лишь для сравнительно неустойчивых реагентов, можно заключить, что большинство элементарных реакций в газах является бимолекулярным. [c.486]

Законы механики могут быть использованы на двух уровнях для расчета свойств больших количеств вещества. На первом уровне (кинетическая теория, рассматриваемая в данной главе) применяется сравнительно простая процедура математического усреднения. На втором уровне (статистическая механика, гл. 17) используется более абстрактный статистический подход. Из кинетической теории можно вывести законы идеального газа и найти распределение молекул по скоростям на основе очень простой модели газа. Величины теплоемкостей газов могут быть рассчитаны вплоть до предела, где проявляются квантовые эффекты. Таким образом, кинетическая теория помогает нам понять термодинамические свойства с молекулярной точки зрения, а также скорости разнообразных процессов. С помощью понятия поперечного сечения столкновения можно для простой модели рассчитать частоту молекулярных столкновений и скорости переноса массы, энергии и количества движения в газе. [c.259]

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ СТОЛКНОВЕНИЯ В ГАЗЕ [c.271]

Предшествующие результаты были получены без какого-либо рассмотрения столкновения между молекулами. Однако, поскольку средняя длина свободного пробега и свойства переноса (диффузия, теплопроводность и вязкость) определяются молекулярными столкновениями, необходимо ввести понятие о размерах молекул. Молекулы реального газа взаимно отталкиваются на близких расстояниях и притягиваются друг к другу на больших расстояниях, так что при сближении взаимодействие молекул имеет очень сложный характер. Тем не менее для некоторых целей в первом приближении можно принять, что молекулы представляют собой жесткие невзаимодействующие сферы диаметром а. При выводе приближенного уравнения для числа столкновений в секунду удобно также допустить, что все молекулы движутся с одной и той же скоростью, равной среднеарифметической скорости -<и>. [c.271]

Химическую ионизацию (ХИ) осуществляют в ионных источниках при относительно высоком давлении (0,1-100 Па). Высокое давление приводит к более частым межмолекулярным и ион-молекулярным столкновениям в источнике, в результате чего между ионами реагентного газа и молекулами аналита происходят химические реакции. Ионы реагентного газа образуются в результате электронного удара и последующих ион-молекулярных реакций. Например, в случае аммиака, используемого в качестве реагентного газа, образуются ионы КН и (NHз)NH4 при тп/г = 18 и 35. Эти ионы содержат четное число электронов и могут рассматриваться как протонированные молекулы. Они могут вступать с молекулами изучаемого вещества М в ион-молекулярные реакции [c.267]

Процесс передачи теплоты теплопроводностью газа, находящегося внутри изоляции, обусловлен взаимодействием молекул газа друг с другом и зависит от пористости изоляции чем меньше пористость, тем меньше теплоты передается за счет межмолекулярных столкновений. Как известно из молекулярно-кинетической теории, молекулярная теплопроводность зависит от молекулярной массы газа. Поэтому замена воздуха более тяжелым газом, например фреоном с молекулярной массой больше 50, позволяет значительно уменьшить эффективную теплопроводность изоляции. [c.18]

Длина свободного пути молекул обратно пропорциональна давлению газа. С разрежением газа она естественно увеличивается, достигая, например, 1 см при давлении 0,009 мм рт. ст. и нескольких километров при высоком разрежении (высоком вакууме). В этих условиях, когда средняя длина пути становится много большей, чем размеры сосуда, столкновения между молекулами газа случаются относительно редко, и каждая данная молекула пролетает от одной стенки сосуда до другой большей частью без столкновений с другими молекулами. В результате такие свойства, как вязкость, диффузия, теплопроводность, которые зависят в основном от меж-молекулярных столкновений, существенно меняются. Очень сильное уменьшение теплопроводности газов при высоком разрежении практически используется в термосах, в производственных и лабораторных сосудах Дьюара. Тепловая изоляция достигается в ник в основном именно тем, что сосуды делаются с двойными стенками в пространстве между ними создается высокий вакуум. [c.115]

Маловероятен также и второй путь использования энергии ионов — колебательное возбуждение ими молекул при столкновениях [132]. Так как массы ионов и молекул практически не отличаются, то при больших давлениях ионная и молекулярная температуры будут одинаковы. В этом случае химические реакции в разряде будут иметь термический характер, чему противоречат большие концентрации озона и малая молекулярная температура газа в разряде. Предположение об основной роли ионов в образовании озона, независимо от того или иного конкретного механизма, противоречат так же и другие опытные факты. Например, образование озона при действии электронных пучков начинается при энергии электронов (8—10 эв) меньше той, которая требуется для ионизации кислорода [135]. [c.121]

Существуют две теории Р ] разделения газовых смесей. Первая теория (ионная) объясняет разделение переносным движением положительных ионов по направлению к катоду. Среди положительных ионов, двигающихся к катоду, преобладают ионы компонента с меньшим потенциалом ионизации, так как ионов компонента с более высоким потенциалом ионизации в разрядном промежутке мало поэтому у катода возрастает концентрация легкоионизуемого компонента. Вторая теория (импульсная) исходит из того, что электроны передают при столкновении атомам газа определенный импульс, направленный к аноду. Чем меньше молекулярный вес газа, тем больший импульс сообщается атому, и поэтому у анода скапливается более легкий газ. [c.44]

Прежде чем перейти к обсуждению значений некоторых констант скоростей переноса протона, полученных вышеупомянутыми методами, нужно рассмотреть некоторые общие проблемы, связанные с быстрыми реакциями в растворе. Молекулярные столкновения в газе происходят единожды, повторные столкновения довольно редки, и поэтому даже очень эффективная реакция будет приводить лишь к небольшому нарушению пространственного распределения молекул. С другой стороны, в растворах две частицы растворенного вещества, продиффундировав друг к другу, находятся в клетке нз молекул растворителя. Они будут, вероятно. [c.149]

Определение парциального давления паров веществ. Если чистый газ направляют в ионизационную камеру через капилляр, при-че.м скорость откачки и другие условия течения газа сохраняются постоянными, то интенсивность ионного тока для какого-либо иона в масс-спектре соединения пропорциональна давлению газа внутри ионного источника, которое определяет частоту столкновений при ионизации. Давление в ионном источнике в свою очередь пропорционально давлению пара (газа) в системе напуска, причем молекулярное истечение газа не меняет этого давления. [c.43]

Молекулярные столкновения в разреженном газе в условиях равновесия вызывают обмен энергией между участвующими в столкновениях молекулами и таким образом изменяют их квантовые числа. Поэтому обмен энергией можно рассматривать как простейший химический акт. [c.14]

В условиях высокого вакуума, когда исчезают межмолекуляр-ные столкновения, отсутствует увлечение одного слоя газа другим, и количество движения газа передается непосредственно-стенкам сосуда, в котором он находится. Понятие внутреннего трения газа здесь уже теряет смысл, и потому в этой области давлений говорят о молекулярной вязкости газа. Молекулярная вязкость газа (которую можно отождествить с внешним трением газа о стенки трубопровода) в условиях высокого вакуума имеет свойства, полностью совпадающие со свойствами теплопроводности, т. е. она пропорциональна давлению и зависит от состояния поверхности. [c.9]

Из опытных данных, приведенных в предыдущей главе, можно сделать вывод о том, что химической реакции должны обязательно предшествовать столкновения молекул (или, как говорят, соударения молекул). Но эти столкновения и в газах, и в жидкостях, и в твердых телах происходят при обычном давлении чрезвычайно часто. Поэтому все реакции происходили бы крайне быстро, если бы столкновений было достаточно, для того чтобы молекулы прореагировали. Никакая реакция не может происходить быстрее, чем позволяют молекулярные столкновения, однако многие реакции протекают гораздо медленнее. По-видимому, не каждое столкновение ведет к реакции. [c.38]

Столкновения молекул в газах изучить легче, чем в жидкостях и твердых телах. При обычных условиях молекулы занимают меньше 1% всего объема газа, а большая часть объема газа — это свободное пространство. В этих условиях очень маловероятно, чтобы столкнулись одновременно три молекулы. Каждая молекула испытывает в секунду около 10 (т. е. 1 биллион) двойных ( бимолекулярных ) столкновений. Число же тройных ( три-молекулярных ) столкновений значительно меньше, около 10 в секунду. Одновременные столкновения большего числа молекул происходят еще реже. Отсюда следует, что реакции в газах состоят в основном из бимолекулярных стадий. Как мы убедились на опыте, число бимолекулярных столкновений увеличивается с ростом концентрации молекул. Рассмотрим эти столкновения подробней. [c.38]

Такую передачу количества движения от движущейся пластины к неподвижной посредством отдельных, независимо (без взаимных столкновений) перелетающих между пластинами молекул иногда называют молекулярной вязкостью. Очевидно, ввиду отсутствия потерь на взаимные столкновения молекулярная вязкость должна быть прямо пропорциональной числу переносчиков количества движения и, следовательно, давлению газа. На этой зависимости построен так называемый вязкостный манометр для измерения низких давлений, правда не получивший большого распространения (действие манометра основано на зависимости скорости затухания колебаний закрепленной с одного конца кварцевой нити от давления газа). Поскольку, как уже указывалось, при высоком вакууме удары молекул газа происходят только непосредственно о материал пластин, молекулярную вязкость газа следует отождествлять не с внутренним, а с внешним трением. [c.47]

Пропускная способность отверстия при высоком вакууме. В условиях высокого вакуума, когда длина свободного пути молекул газа значительно больше диаметра отверстия, осуществляется молекулярный режим перемещения газа, практически без столкновений между молекулами. Поэтому направленного потока газа как сплошной среды быть не может, через отверстие проходят два независимых молекулярных потока газа как со стороны большего давления р (назовем его первым потоком), так и со стороны меньшего давления р (второй поток). [c.351]

Вторым фактором, влияющим на ширину линий, являются молекулярные столкновения ( уширение вследствие столкновений ). При каждом столкновении между атомами или молекулами меняется колебательное состояние электронов и излучаемый цуг волн не может быть в общем продолжительнее среднего времени между столкновениями А1. Кинетическая теория газов показывает, что [c.430]

Са и Сб (моль-л ) соответственно. У газа А молекулярный вес Ма и диаметр молекул стл, У газа Б —М б и Об- Допустим, что молекулы являются твердыми шарами. Вычислите отношение (для газа А по отношению к газу Б) а) средней кинетической энергии одной молекулы б) средней скорости молекул в) длины среднего свободного пробега г) молекулярных столкновений, испытываемых одной молекулой в единицу времени. [c.14]

Согласно закону действия масс, скорость химической реакции пропорциональна активным массам реагентов. Этот закон был впервые установлен на основании результатов экспериментальных наблюдений Гульдбергом и Вааге в 1864—1867 гг. (см., например, литературу ), а затем теоретически обоснован на базе теории молекулярных столкновений в жидкостях и газах. В первоначальной трактовке под активной массой понимали концентрацию в единицах массы на единицу объема, но время от времени высказывались и другие интерпретации данного термина. Так, например, Аррениус предполагал, что осмотическое давление, а Вант-Гофф считал, что растворимость, так же как и концентрация, связаны с активной массой. [c.22]

При очень больших значениях числа Кнудсена (К>1) пограничный слой у поверхности тела не образуется, так как ре-эмитированные (отраженные) поверхностью тела молекулы сталкиваются с молекулами внешнего потока на далеком от него расстоянии, т. е. тело не вносит искажений в поле скоростей внешнего потока. Для этого режима свободно-молекулярного течения газа , который по имеющимся данным наблюдается при M/R > 3, трение п теплообмен на поверхности обтекаемого тела рассчитываются из условия однократного столкновения молекул газа с поверхностью. [c.133]

Хим. ионизация осуществляется при столкновении молекул исследуемого в-ва с иоиами реагентного газа, в качестве к-рого м. б. индивидуальные в-ва или их смеси. Реагентный газ находится в источнике под давлением 65-130 Па, парциальное давление исследуемого в-ва 0,1-0.01 Па. При бомбардировке такой смеси электронами с энергией 70-500 эВ преим. ионизируются молекулы реагентного газа образовавшиеся положительно заряженные ионы в результате ионно-молекулярных столкновений с неионизи-рованными молекулами реагентного газа преобразуются в реактантные ионы, к-рые в свою очередь взаимод. с молекулами исследуемого в-ва и ионизируют их, образуя ионы МН . Наиб, употребительные реагентные газы и их характеристики приведены в таблице. [c.659]

Это условие минимума вытекает из следующего рассмотрения процессов, происходящих в детонационной волне в течение сжатия газа с переходом из состояния Ро> 0 (рис. 147, точка/)) в состояние у (точка В ), осуществляющимся за несколько молекулярных столкновений, реакция не успевает начаться реакция начинается только по достижении максимального сжатия, сопровождается расширением газа и заканчивается в точке К (точка Чепмена — Жуге, рис. 147), единственно совместимой при свободной де тонации и при заданных ро и г о с последующим расширением сгоревшего газа, согласно адиабате продуктов реакции (см. рис. 147). [c.505]

Аналогично тому, как было сделано в разд. 5.2, можно оценить максимальный коэффициент усиления в этой схеме для наиболее интенсивного перехода Р(20) в полосе 00 —10 0. Приняв давление газа равным 50 кПа (это допустимо из-за слабого поглощения возбуждающего излучения в составной полосе) и температуру 300 К, получим по формулам и с параметрами молекулы СОг, приведенными, например, в [73], для равновесных заселенностей уровней 02°0 и 10 0 (вращательные подуровни с 1 20) значения 4-10 и 1-10 см з соответственно. В условиях насыщения возбуждаемого перехода инверсия заселенностей уровней в переходе Я(20) составит Д/г=1-10 см . Ударное уширение линии Р(20) СОг около 57 МГц/кПа [74], так что при давлении 50 кПа линия уширена в основном за счет молекулярных столкновений, и Av т 2,9 ГГц. По формуле (6) со значением Л21 = 0,185 с [c.180]

По описанным выше причинам эта часть используется для предотвраш,ения обратной диффузии образца, однако она представляет большой мертвый объем , так как состав газа внутри этой области лишь очень медленно изменяется в соответствии с изменениями внутри напускного баллона. При изучении быстрых реакций натекатель с отверстием, полученным при прокалывании иглой, представляет собой единственную приемлемую форму для соединения системы напуска, находящейся под относительно высоким давлением, с ионизационной камерой. Обычно добиваются положения, при котором молекулярный поток газа, исходящий из этих отверстий, без столкновения следует к ионизационной камере. Это исключает влияние адсорбционных эффектов в высоковакуумной части, предотвращает реакции на стенках и приводит к наименьшей постоянной времени. Обычно натекатель помещают внутри ионизационной камеры. Развертка, обнаружение и регистрация масс-спектра, естественно, должны осуществляться системами, обладающими соответствующими временными постоянными. Используя подобную систему, Легер [1227] изучил кинетику реакции в холодных пламенах запись полного масс-спектра, состоящего из 40 пиков, осуществлялась каждые 5 мсек. [c.183]

Уэллс и Мелтон [2151] описали специально сконструированный масс-спектрометр для изучения процессов ионно-молекулярных столкновений, происходящих за пределами ионизационной камеры. Была использована дифференциальная система откачки, причем давление в ионизационной камере и анализаторной трубке регулировалось независимо. Аналогичную систему использовали Бейнбридж и Джордан [114]. Таким образом могут быть получены ионы одного газа, а при введении различных других газов в анализаторную трубку — изучены реакции, вызываемые столкновениями различных типов ионов и различных газов. [c.285]

Согласно схеме Линдемана, газофазные реакции как первого,, так и второго порядка происходят в результате молекулярных столкновений. Поэтому, зная частоту столкновений в данной системе, можно найтн максимально возможную скорость реакции. Рассмотрим случайное движение молекул в газе со скоростью и. Каждая молекула диаметром й (все молекулы одинаковые) эффективно заполняет объем в форме цилиндра диаметром 2 . т. е. сталкивается с молекулами, попадающими в этот цилиндр. За I с объем такого цилиндра составит vя P. Если газ содержит п молекул в 1 см , то для частоты 2 столкновений одной-молекулы получаем [c.232]

Ионизация молекул должна проводиться в таких условиях, при которых образовавшийся ион вне зависимости от метода ионизации не претерпевал бы никаких столкновений с другими молекулами или ионами. Это необходимо для установления взаимосвязи между свойствами иона и молекулы. Эксперимептально поток молекул без столкновений можно получить при молекулярном течении газа и в молекулярном пучке. [c.24]

Теория молекулярных столкновений. Уравнение Аррениуса приобрело особый физический смысл в результате его обоснования газо-кинотической теорией. В этой теории вычисляют общее число бимолекулярных столкновений в 1 сек. между молекулами, содержащимися в 1 л газа, т.е. частоту столкновений Z. [c.174]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология