Скорость поступательного движения молекул газа

С ростом температуры средняя скорость поступательного движения молекул газа увеличивается в соответствии с уравнением [c.11]

W - средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул mw ll - кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. [c.34]

Эти соотношения, строго говоря, применимы лишь к идеальным газам, подчиняющимся законам классической механики однако они вполне удовлетворительно описывают также поведение всех реальных газов при температурах выше их температуры кипения и при достаточно низких давлениях. Но если, пользуясь этими соотношениями, мы будем определять скорость молекул газа, то получим лишь ее среднее значение, так как при их выводе исходили из предположения о том, что и — средняя скорость молекул газа. Рассмотрим теперь истинное распределение скоростей поступательного движения молекул газа. [c.294]

Разница между этими скоростями, как видно из тех же соотношений, довольно значительна средняя арифметическая скорость меньше средней квадратичной примерно на 8%, а наиболее вероятная скорость меньше средней арифметической примерно на 11%. Средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул газа может быть вычислена при любой температуре, исходя из основного уравнения кинетической теории идеальных газов. Так, применяя уравнение (1,5) к одному килолк) ю газа, получим [c.23]

В формуле 1 Т= 1з Ыти Р, — газовая постоянная Т — температура N — число Авогадро т — масса молекуль и — скорость движения молекул газа. Проанализируйте эту формулу. Как зависит скорость молекул от молекулярной массы и температуры Пользуясь формулой, выведите соотношение, позволяющее судить об изменении скорости молекул при повышении температуры на некоторое число градусов. Во сколько раз возрастает скорость молекул газа при увеличении температуры в 2 раза Как изменится скорость молекул газа при увеличении температуры на 10° Как изменится скорость молекул газа при увеличении температуры на 100° Введите в формулу кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы е = — и получите формулу для энергии 1 моль молекул [c.138]

Легко видеть, что оценка (1.34) качественно не меняется (как и аналогшшые оценки для подвижности и коэффициента диффузии в предыдущем параграфе), если помимо поступательного движения молекул учитывать также и их вращение. Действительно, в силу классичности вращения соответствующий вклад в теплоемкость молекулы имеет такой же порядок величины, что и от поступательного движения молекулы (а именно, порядка единицы). Это утверждение тесно связано с хорошо известным законом равнораспределения в классической термодинамике. Градиент температуры создает диссипативный процесс в газе в рассматриваемый объем газа посредством теплопроводности привносится теплота. Если этот градиент перестать поддерживать извне, газ переходит в состояние термодинамического равновесия, т. е происходит выравнивание температуры. Характерные времена такого процесса Тт на длине I имеют порядок /У, где У—направленная скорость молекулы вдоль оси х. Из приведенного вывода ясно, что для У остается справедливой та же оценка (1.12), что была в случае диффузии. Тогда для времени выравнивания температуры тг получаем оценку Как видно, Тт велико по сравнению с временем x=l v свободного пробега. Отметим, что время свободного пробега характеризует релаксацию по энергии, так как при каждом столкновении изменение энергии молекулы имеет порядок самой энергии. [c.17]

Жидкое состояние характеризуется плотной молекулярной упаковкой. Свободный объем в жидкости много меньше свободного объема в газах. Для многих жидкостей характерно наличие областей упорядоченной структуры. Так, для воды характерным является наличие областей с льдоподобным каркасом, пустоты которого заполнены молекулами воды. Области упорядоченной структуры возникают и разрушаются в результате теплового движения молекул. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул в жидкости, как и в газах, равна ЯТ, следовательно, и средние скорости поступательного движения молекул в жидкости равны средним скоростям движения таких же молекул в газовом состоянии при той же температуре. [c.592]

Температура. Согласно молекулярно-кинетической теории вещества температура характеризуется внутренней кинетической энергией тела, определяемой средней скоростью поступательного движения молекул. Чем выше средняя скорость поступательного движения молекул газа, тем выше его температура. Для измерения температуры применяют две шкалы. В технике - в основном шкалу Цельсия, в которой за 0° принята температура плавления льда и за 100° - температура кипения воды при атмосферном давлении (760 мм рт. ст.). Температуру по этой шкале обозначают буквой t. [c.34]

Истинные скорости отдельных молекул распределяются вокруг этой величины в соответствии с законом Максвелла. При равной температуре кинетические энергии поступательного движения молекул двух разных газов равны между собой (принцип равного распределения энергии) [c.333]

Молекулы газа обладают не только кинетической энергией, как это предполагается в классической кинетической теории газов, но также и другими формами энергии. При первоначальном выводе уравнений (9.3) и (9.6) учитывалось только поступательное движение молекул. Однако молекулы, состоящие из двух и большего числа атомов, могут обладать вращательной энергией, обусловленной вращением молекулы относительно центра масс ее атомов, а также колебательной "энергией, обусловленной колебаниями атомов, при которых связи между ними то удлиняются, то сокращаются, как будто каждая пара атомов связана друг с другом пружинкой. Вследствие этого повышение температуры газа [согласно уравнению (9.6)] увеличивает скорости поступательного движения молекул и их вращения, а также повышает интенсивность колебаний. Скорости вращательного [c.153]

Распределение молекул газа по скоростям. Молекулы газа находятся в вечном хаотичном (тепловом) движении. При своем движении каждая молекула газа за 1 сек сталкивается с другими молекулами огромное число раз. В результате этих столкновений скорость поступательного движения каждой молекулы изменяется совершенно случайно. На первый взгляд кажется, что в этом хаосе невозможно найти какую-либо закономерность в распределении молекул газа по скоростям. Здесь, как и во всех случаях, где большое число объектов, справедливы законы теории вероятности. Применяя эти закономерности к газообразному состоянию вещества, английский ученый Максвелл в 1860 г. установил закон, согласно которому для данной массы газа, находяш,егося в состоянии равнове- [c.23]

Так как каталитическая реакция может протекать в самых разных условиях, следует ожидать, что условия реакции могут влиять на способ-переноса молекул газа через поры, а также на наблюдаемую кинетику процесса, если скорость транспорта газа сравнима со скоростью химической реакции. Поэтому уместно рассмотреть различные виды транспорта газообразных молекул через пористую среду. Скорость, с которой молекулы диффундируют через пористую среду, во много раз меньше скорости поступательного движения молекул. Это объясняется тем, что во время прохождения через катализатор молекулы сталкиваются со стенками пор и с другим молекулами, что приводит к совершенно беспорядочному их движению. Однако достаточно определить суммарную скорость транспорта молекул сквозь воображаемую плоскость, градиент концентраций по сторонам которой известен. Эта суммарная скорость зависит как от соотношения величины радиуса пор и средней длины свободного пробега молекул, так и от того, будет иметь место общий перепад давления по длине поры или нет. Следует различать три тина массопередачи в порах. [c.188]

Из (1.12) следует, что средняя скорость поступательного движения частиц идеального газа растет с- ростом температуры. Противоположное влияние оказывает масса частиц чем тяжелее они, тем меньше их скорость. Так, средняя скорость движения молекул На в 4 раза больше средней скорости движения молекул Оз и примерно в 6 раз больше средней скорости движения молекул С1г при условии равенства их температур. [c.16]

Существенно, что частицы одноатомного газа имеют только поступательное движение. Напомним, что в механике такие величины, как сила или скорость являются векторами. Сложение векторов производится не алгебраически, а геометрически (например, по правилу параллелограмма). Таким образом величину скорости поступательного движения молекулы в трехмерном пространстве можно разложить на три взаимно перпендикулярные [c.24]

Здесь — постоянная Больцмана и — средняя скорость поступательного движения молекул V — средняя длина их свободного пробега р = пт — плотность газа — теплоемкость, приходящаяся на единицу объема. Используя формулы для расчета величин и и X, даваемые кинетической теорией, и соотношение (8.8), в окончательном виде находим [c.233]

Перейдем к давлению. Наши рассуждения относительно давления идеального газа основывались на том, что при повышении температуры скорость поступательного движения молекул увеличивается, молекулы газа чаше ударяются о стенку сосуда [c.38]

Явлением диффузии называется проникновение одного вещества в другое. Оно обусловлено тепловым движением мельчайших частиц, каковыми являются молекулы, атомы и ионы. Быстрее происходит диффузия в газах и медленнее—в твердых телах. С повышением температуры в газах и жидкостях скорости поступательного движения и в твердых телах колебания частиц увеличиваются, поэтому и процесс диффузии ускоряется. [c.40]

Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул любого газа, жидкости или растворенного вещества при данной температуре — величина постоянная. Это заключение справедливо и для коллоидных растворов. Скорость же движения частиц при прочих равных условиях обратно пропорциональна квадратным корням из частичных весов. Так как масса коллоидной частицы в тысячи раз превосходит массу обычных молекул, то и скорость движения коллоидных частиц во много раз [c.358]

Скорость поступательного движения молекул газа./. Средняя скорость поступательного движения молекул газа. Поступательное движение молекул газа при любой температуре характеризуется тремя скоростями средней квадратичной н, средней арифметической Мд и наиболее в оятной б . Последняя представляет собой такую скорость, которую имеет наибольшее число молекул газа при данной температуре. Связь между этими тремя скоростями выра- [c.22]

Различают два вида жидкостей капельные и газообразные. Капельные жидкости (в дальнейшем для краткости -жидкости) представляют собой жидкости в общепринятом понимании этого слова - вода, нефть, керосин, машинные масла и т. д. Газообразные жидкости (газы) воздух, пары капельных жидкостей, различные технические газы обладают, наряду с общими свойствами капельных жидкостей, рядом свойств, отличающих их от капельных жидкостей. Так, например, молекулы жидкости находятся в непрерывном хаотическом тепловом движении, отличающемся от такого движения в газах. В жидкостях это движение представляет собой сочетание колебаний с частотой 10 Гц около мгновенных центров со стохастическим скачкообразным переходом от одного центра к другому. Тепловое движение молекул газа - постоянная скачкообразная перемена мест. В газах молекулы в среднем отстоят сравнительно далеко друг от друга и имеют большие скорости поступательного (теплового) движения. Поэтому межмолекулярные силы в газах незначительны, вследствие чего при отсутствии внешних сил молекулы газа более или менее равномерно распределяются по всему предоставленному им объему. [c.9]

Рассматривая молекулы не как материальные точки, а как маленькие тела, состоящие из некоторого числа частиц, можно движение каждой молекулы разложить на поступательное, вращательное и на колебания ее отдельных частиц. В поступательном хаотическом движении молекул газа встречаются все направления скоростей, величины же их тем больше отличаются друг от друга, чем выше температура. Поэтому с повышением температуры возрастает беспорядок в движении. Это справедливо в отношении к хаотическому поступательному движению не только молекул газа, но и молекул жидкости, частиц в аморфном и кристаллическом твердых телах. Во вращении имел бы место наибольший порядок, если бы угловые скорости и по величине, и по направлению были бы строго одинаковы. С увеличением температуры увеличивается различие в величине н направлении угловых скоростей, следовательно уменьшается степень порядка. К такому же заключению мы пришли бы, рассмотрев все другие виды движения. [c.140]

Кинетическая теория объясняет свойства газов, основываясь на представлении о беспорядочном поступательном движении молекул. Изменение температуры газа обязательно сопровождается соответствующим изменением скоростей поступательного движения его молекул. В этой главе будет исследована взаимосвязь молекулярного движения с энергией, которой обладает газ. [c.252]

Первым из двух основных факторов, приводящих к уширению спектральных линий и полос в газах, является известный эффект Допплера, сущность которого в данном случае заключается в изменении частоты поглощаемого или излучаемого молекулой света в зависимости от скорости поступательного движения последней. Напомним, что если частица движется со скоростью V и под углом б к направлению распространения света г (рис. 1.14), то допплеровское изменение частоты составляет [c.29]

Как уже отмечалось, потеря мощности при детонационном горении объясняется значительным увеличением теплопередачи за счет роста скорости газов относительно стенок цилиндра. Вследствие этого, температура охлаждающей жидкости при детонации увеличивается, а температура выхлопных газов уменьшается [2]. Можно считать, что при детонации происходит практически мгновенное повышение давления в конце сгорания. Вследствие движения газа от области с высоким давлением к области с низким давлением образуются волны давления и часть энергии системы остается в форме кинетической энергии поступательного движения молекулярного потока (так как процесс выделения энергии происходит со скоростью, превышающей скорость звука). Вследствие этого энергия беспорядочного движения молекул, то есть среднее давление, используемое для совершения полезной работы, становится меньше. Газ на пути волн давления претерпевает периодические сжатия и расширения, что вызывает возвратно поступательное движение массы газа со значительными скоростями. Повышенная скорость движения газа у стенок камеры вызывает увеличение теплоотдачи и, вероятно, за счет этого происходят значительные тепловые потери. Высокочувствительные термопары, размещенные в стенках, были бы полезны при выяснении этого вопроса. Не следует также оставлять без внимания возможное действие, обусловленное направлением волн давления относите.льно движения поршня. [c.186]

Температура газа характеризует степень его нагретостп н скорость поступательного движения его молекул. [c.20]

Прямолинейное поступательное и вращательное движение молекул газа совершенно не упорядочено. Молекулы непрерывно сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда, находясь в состоянии идеального беспорядка . При столкновениях друг с другом молекулы подчиняются законам упругого удара. Это означает, что столкновения между молекулами происходят без потери энергии. В частности, энергия каждой молекулы может возрастать или уменьшаться, достигая либо очень больших, либо очень малых значений в зависимости от характера столкновений. При этом изменяется также и направление движения. Однако при постоянной температуре суммарная энергия всех молекул остается постоянной. Спустя некоторое время числа молекул, движущихся с большими и малыми скоростями, становятся одинаковыми, хотя не одни и те же молекулы обладают большими и малыми скоростями. В расчетах можно принять, что все молекулы имеют одинаковые значения энергии и скорости, равные средним энергии и скорости всех молекул. Вычисление вероятностей показывает, что большинство молекул, действительно, имеют скорости, близкие к этой средней скорости, и только небольшая часть молекул имеет очень большие или очень малые скорости. [c.41]

В идеальном газе, по определению этого понятия, нет взаимодействия между молекулами. Следовательно, причиной сопротивления газа сжатию может являться только тепловое движение молекул. Из кинетической теории газов известно, что давление, которое оказывает газ на стенку сосуда, определяется числом ударов частиц газа о стенку в единицу времени и скоростью поступательного движения молекул. Скорость движения молекул падностью определяется температурой газа и поэтому, в случае изотермического сжатия, не может зависеть от приложенных внешних сил. Однако число ударов о стенку возрастает при сжатии газа, так как объем, занимаемый движущимися молекулами, становится меньше. Следовательно, возрастает давление газа на стенки сосуда и, в частности, на сжимающий газ поршень. Таким образом, газ противодействует сжатию с тем большей силой, чем больше он сжимается. Этот факт находит свое выражение в уравнении Клапейрона [c.187]

М.—Б.3.р. наз. иногда просто распределением Больцмана, к-рый вывел этот закон в 1877. Однако его частный случай, относящийся к поступательному движению молекул, бып получен Максвеллом еще в 1860 при помощи кинетич. теории газов. М.—Б. з. р. позволяет рассчитывать средние, среднеквадратичные и нйивероятнейшие значения энергии и скорости молекул. Он служит основой статистич. толкования многих основных термодинамических соотношений и в частности уравнения состояния идеального газа. Из М.—Б. 3. р. следует т. н. принцип равного распределения энергии по степеням свободы ej = кТ, [c.523]

Исследование начального энергетического распределения по крайней мере требует, чтобы межмолекулярные столкновения не приводили к перераспределению энергии между модами. Для этого необходимы очень низкие давления газа, и работы обсуждаемого типа, как правило, ограничиваются газофазными системами. Еще лучший путь исключения столкновений молекул дают свободные от столкновений молекулярные пучки. Одной из важных методик, использующих молекулярные пучки, является времяпролетная спектроскопия фотофрагментов. Определение времени, которое требуется фрагментам фотодиссоциации, чтобы достигнуть детектора, помещенного на удаленном конце пролетной трубки, позволяет установить скорость поступательного движения и, следовательно, энергию фрагментов. Тогда разность между энергией кванта света и энергией диссоциации молекулы показывает распределение энергии фрагментов между поступательным движением и внутренними модами. В ряде случаев для определенного фрагмента появляется несколько пиков, обычно представляющих различные образующиеся колебательные уровни, а иногда указывающих, что образовалось более одного электронно-возбужденного состояния. Ширины отдельных пиков дают меру вращательного распределения фрагментов. Методику можно развить, если обеспечить передвижение детекторной части относительно входящего молекулярного пучка с целью получения важной информации об угловом распределении для процесса фрагментации. Подробные данные о вращательном распределении фрагментов обычно могут быть получены только с помощью спектроскопии высокого временного разрушения. Оптическое поглощение, фотоионизация и КАСКР, как описано в разд. 7.4, нашли применение в этом контексте. [c.206]

Кинетическая теория изображает газ как собрание отдельных молекул, находящихся в быстром хаотическом двигкении. Предполагается, что в идеальном газе каждая молекула обладает средней трансляционной кинетической энергией, т. е. энергией поступательного движения, остающейся неизменной после столкновения с другой молекулой, иначе говоря, что при столкновении молекулы ведут себя как идеально упругие тела . В каждый данный момент молекулы движутся с различными скоростями, причем распределение скоростей имеет характер, представленный графически на рис. 1. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул зависит от температуры и не зависит от молекулярного веса и других факторов она равна ЗЛ7 /2, где И га- [c.11]

Молекулы газа находятся в вечном хаотичном (тепловом) движении, вследствие чего в газе нет преимущественных направлений движения молекул, и в объеме они р аспределяются равномерно. Скорость поступательного движения каждой молекулы все время изменяется по величине и по направлению, но средняя скорость молекул при одной и той же температуре остается постоянной, поэтому при неизменных условиях состояние газа не изменяется (газ находится в равновесном состоянии). [c.11]

Тензиметр Хикмена является, по существу, хорошо теплоизолированным, коротким и широким кипятильником, соединенным с холодильником в виде водяной рубашки. Пары проходят около термометра с малой скоростью и встречают минимум препятствий. Для измерения малых давлений Хикмен [91] применял масляный манометр [36] (стр. 369) или манометр Пирани (стр. 373). Исследуемая жидкость кипятится в приборе при различных давлениях остаточного воздуха или инертного газа. Этот прибор дает надежные результаты в области давлений между 0,03 мм (30 [а) и 4 мм. Получению точных значений выше этой области давлений мешают толчки и вскипание жидкости, а ниже этой области — взаимная диффузия пара и остаточного газа, а также то обстоятельство, что средняя скорость хаотически движущихся молекул пара становится мала по сравнению со скоростью поступательного движения. [c.393]

В случае реакции диссоциации внутренними степенями свободы, заселенностью которых в основном определяется скорость процесса, являются молекулярные колебания. Относительно быстрое установление равновесия с температурой колебания Т в однокомпонентном молекулярном газе (или в газовой смеси, в которой относительная концентрация диссоциирующей компоненты составляет десятки процентов) обеспечивается резонансным,, или почти резонансным, обменом колебательными квантами. Если заселенность колебательных уровней является больцманов-ской и определяется температурой Г, то для вычисления константы скорости нужно знать, как зависит константа скорости диссоциации от Т и температуры вращательного и поступательного движения молекул Т. Кроме того, нужно найти связь между Г и Г в процессе диссоциации. Зависимость константы скорости к от Т Т1 Т имеет вид [1] [c.61]

Средняя кинетическая э нергия поступательного движения молекул любого газа, жидкости или растворенного вещества при данной температуре — величина постоянная. Это заключение справедливо и для коллоидных растворов. Скорость же даиже-ния частиц при прочих равных условиях обратно пропорциональна корням квадратным из частичных весов. Так как масса коллоидной частицы в тысячи раз превосходит массу обычных молекул, то и скорость движения коллоидных частиц во много раз меньше, чем у молекул истинно растворенных веществ. В то же время скорость диффузии при прочих равных условиях пропорциональна средней скорости движения частиц. Таким образом, сравнительно малые скорости движения коллоидных частиц, вследствие крупного их размера и большой массы, и обусловливают малую скорость диффузии в золях диффузия в золях про- [c.283]