Развитие кинетической теории газов

Основы молекулярно-кинетической теории газов, которая объяснила физический смысл газовых законов, были заложены еще в работах М. В. Ломоносова. В 1744—1748 гг. он разработал теорию атомно-молекулярного строения вещества, впервые обосновал кинетическую теорию теплоты и на основании этого объяснил многие неизвестные до него явления. В XIX в. молекулярно-кинетическая теория газов получила свое дальнейшее развитие в работах Клаузиуса, Максвелла и Больцмана. На новейшем ее этапе эта теория была в современном виде разработана Я. И. Френкелем. [c.19]

Развитие кинетической теории газов позволило иайти зависимость теплопроводности газа кт. р при те.мпературе Т и давлении р от давления, когда известна теплопроводность кт, i при температуре Т и давлении 1 ат, в области умеренных давлений. Если применить уравнение состояния реального газа Энскога [18], то [c.350]

Развитие кинетической теории газов позволило вывести замечательное уравнение, выражающее значение давления химически чистого идеального газа на стенки заключающего его сосуда [c.124]

Развитие кинетической теории газов [c.96]

Таким образом, торжество и развитие кинетической теории газов Ломоносова способствовало утверждению научного понятия молекулы, впервые выдвинутого великим русским ученым ХУП в. [c.290]

Интересное историческое приложение из теоремы вириала в данной форме было сделано Максвеллом [1]. Максвелл показал, что давление газа обусловлено прежде всего кинетической энергией молекул, а не силами отталкивания между ними, как это предположил Ньютон. Важность вывода Максвелла на ранних этапах развития кинетической теории трудно переоценить. В самом деле, если давление создается в основном за счет отталкивания молекул, т. е. последним членом в уравнении [c.27]

Дальнейший этап развития кинетической теории связан с характеристикой распределения молекул газа по энергиям и скоростям. Во всех расчетах с газами используют значения средней скорости, хотя элементарные соображения приводят нас к убеждению, что в каждый данный момент в любом газе присутствуют молекулы с самыми разнообразными скоростями и энергиями. [c.38]

Дальнейшее развитие молекулярно-кинетическая теория газов получила благодаря работам Клаузиуса, Макс- [c.113]

На протяжении ХГХ в. развивались представления о том, что атомы и молекулы находятся в непрерывном движении и что температура тела служит мерой интенсивности этого движения. Мысль о том, что поведение газов можно объяснить на основании рассмотрения движения молекул газа, высказывали несколько ученых (Даниил Бернулли в 1738 г., Дж. П. Джоуль в 1851 г., А. Крониг в 1856 г.). После 1858 г. эта идея была развита и детально разработана, став кинетической теорией газов, благодаря трудам Клаузиуса, Максвелла, Больцмана, а затем и многих других исследователей. Этот вопрос рассматривается в курсах физики и физической химии он занимает значительное место в теоретической науке, называемой статистической физикой. [c.637]

Величина среднего свободного пробега имеет значение для явлений, зависящих от столкновений молекул, например для вязкости и теплопроводности газов. Такого же рода явление — диффузия одного газа через другой или диффузия в чистом газе (например, диффузия радиоактивных молекул газа через тот же газ, состоящий из нерадиоактивных молекул). В начальный период развития кинетической теории ученые, скептически относившиеся к ней, указывали на то, что в спокойных условиях для проникновения газов из одной части комнаты в другую необходимы минуты или даже часы, несмотря на то что молекулам приписывают скорости, равные примерно 1,0 км/с. Это кажущееся противоречие объясняется тем, что молекула, диффундирующая через газ, не может двигаться в прямом направлении от одной точки к другой на большом расстоянии в результате соударений с другими молекулами она передвигается в основном направлении как бы черепашьим шагом. Только в том случае, когда газ поступает в высокий вакуум, он диффундирует в него со скоростью движения молекул. [c.638]

Нарушается предположение о локальном равновесии. Например, в газе, когда относительное изменение температуры не мало на средней длине свободного пробега. Такие случаи мы совсем не рассматриваем. Однако следует отметить, что методы расчета, развитые в последующих главах, могут быть обобщены даже на эти случаи. Тем не менее отправным пунктом должна служить неравновесная статистическая механика или кинетическая теория газов. [c.53]

Несмотря на необходимость учета подобных явлений, в данной главе и двух последующих главах мы постараемся рассмотреть прежде всего физические свойства вещества, которые могут изменяться без сопровождающих их глубоких изменений состава. По сравнению с другими агрегатными состояниями вещества газовое состояние, по крайней мере исторически, привлекло к себе гораздо большее внимание, поскольку его изучение помогло открыть путь к решению многих химических и физических проблем. Механическая модель газов, развитая в рамках кинетической теории газов, оказала большое влияние на прогресс экспериментальных исследований, и поэтому, прежде чем перейти к описанию свойств реальных газов, следует подробно ознакомиться с этой весьма совершенной теорией. [c.147]

Цель настоящей работы—обсудить влияние успехов кинетической теории газов на развитие теории химической кинетики. [c.116]

Хотя и ошибочная, но математически очень удобная зависимость позволила Максвеллу получить замкнутые вырая епия для различных кинетических характеристик газов, что сыграло большую роль в дальнейшем развитии кинетической теории. [c.15]

В настоящее время метод кинетических уравнений получил широкое развитие и применение в механике жидких и газообразных сред, при исследованиях плазмы, в задачах о движении газовых смесей при наличии протекающих в них релаксационных или химических процессов. Делаются более или менее удачные попытки использовать кинетические методы также в механике аэрозолей, при изучении дисперсных и многофазных сред. Вопросы обоснования применяемых макроскопических уравнений наиболее удобно и просто разрешаются путем обращения к методам, истоки которых лежат в основополагающих работах Больцмана по кинетической теории газа. Вычисление коэффициентов переноса (коэффициентов вязкости, теплопроводности, диффузии) для простых и сложных систем также является прерогативой кинетических подходов. [c.5]

Хиле [1] считает, что развитие кинетической теории миграции ионов длительное время задерживалось вследствие отсутствия сведений об энтальпии активации. В интерпретации изменения проводимости под влиянием высокого давления следует особенно четко различать температурные коэффициенты или энергии активации, отнесенные к постоянному давлению и постоянному объему (изобарные и изохорные коэффициенты). В конденсированных фазах соотношение между изобарным и изохорным переходами гораздо сложнее, чем, в идеальных газах. По-видимому, достаточно сослаться на соотношение между энтальпией и внутренней энергией при постоянном давлении и при постоянном объеме для процессов, включающих изменение объема IW=V2—V при давлении Р [c.400]

Течение газа при этих условиях детально исследовано Кнуд-сеном, поэтому и получило название кнудсеновского потока. Задолго до развития кинетической теории газов Грэм, исследуя прохождение газов через пористые пластинки из гипса (в настоящее время известно, что поры таких пластинок малы по сравнению со средним свободным пробегом молекул газа), установил, что количество прошедшего газа прямо пропорционально разнице давлений и обратно пропорционально корню квадратному из молекулярного веса газа и температуры. [c.80]

Основная цель, преследуемая мной при написании этой книги,— изложить основы кинетической теории газов в форме, прежде всего доступной студенту, начинающему изучать теоретическую физику в специализированном вузе. В то же время, излагая материал вплоть до результатов, характеризующих новешпее развитие кинетической теории газов, я стремился создать для читателя возможность получить знания, с помощью которых он мог бы попытаться наметить собственный путь в океане самостоятельних исследований. [c.7]

Новый этап в развитии учения о сорбционных явлениях и сорбционной технике начался в эпоху развития капитализма. В 1773 г. швед Ц. Шееле и в 1777 г. француз А. Фонтана, независимо-друг от друга, впервые обнаружили высокую сорбционную способность древесного угля по отношению к газам [44, 47, 206, 209]. Однако в то время это открытие не нашло сразу практического применения, хотя оно и сыграло онределепную роль в развитии кинетическо теории газов. В 1785 г. русским академиком Т. Е. Ло--вицем [88, 124] были обнаружены сорбционные свойства угля по отношению к растворенным веществам. Это открытие сразу нашло промышленное применение. Уголь стали использовать при очистке воды, виннокаменной соли, уксусной кислоты, хлебного вина, при осветлении сиропа в производстве сахара, для рафи-нпрования растительных масел, соков и т. д. Наряду со статическим способом применения угля как сорбента успешно использовались и угольные сорбционные фильтры, также предложенные Т. Е. Ловицем [88]. [c.9]

Выше уже говорилось, что дискретная структура материи, понятие об атоме и молекуле лежат в основе научных представлений современной химии. Важнейшее свойство материи — движение — рассматривается кинетической теорией, развитой во второй половине XIX в. Клаузиусом, Максвеллом и Больцманом , главным образом кинетической теорией газов. Было постулировано, что элементарные частицы материи — атомы и молекулы — находятся в постоянном движении. Рассмотрим сначала посгупательное движение молекул в идеальном газе, подчиняющееся законам классической механики. [c.18]

В. 50-е годы XIX в. наметилось более тесное сближение между физикой и химией. Этому способствовали атомистические представления, в частности кинетическая теория газов, оказавшая в дальнейшем огромное влияние на развитие физической химни. В химии же после классических работ А. Сент-Клер Девиля по термической диссоциации соединений изучение процессов и способов их осуществления выдвинулось на первый план. Развитие этого направления исследований привело к созданию химической статики и проникновению в химию первого, а затем второго закона термодинамики. Рассмотрение равновесных состояний как определенного аспекта химического процесса было той основой, на которой началось сближение между физикой и химией, прогрессивно углубляющееся с годами. [c.300]

Утверждение в химии атомно-молекулярного учения, а в физике — кинетической теории газов сыграло решающую роль в развитии учепия о химическом превращении как процессе взаимодействия атомов и молекул, находят,ихся в движении. В 1850—1852 гг. А. Вильямсон впервые использовал положения молекулярно-кинетической теории для объяснения динамического состояния химического равновесия. На примере изучения реакции атерификации спирта серной кислотой он показал, что сначала образуется этил-серная кислота, которая затем отдает свою этильную группу другой молекуле спирта [c.338]

Теория плотных газов Энскога [Л. 2-20], являющаяся развитием теории газо1В малой плотности, создана для газов, состоящих из твердых сфер. Это ограничение сделано для того, чтобы избежать необходимости рассматривать многократные столкновения. При развитии кинетической теории разреженных газов для применения ее к плотным газам вносятся поправки, учитывается, что в плотных газах молекулярные диаметры не малы по сравнению со средними межмолекулярными расстояниями. Перенос столкновениями является главным механизмом переноса при высоких плотностях. [c.145]

Идеи и представления, развитые и используемые в современной кинетической теории газов, имеют более широкое значение и находят свое отражение, например, в теории неравновесных процес-соп и твердых телах. Естественно, что широкого круга вопросов кинетики твердых тел настоящая книга не освещает. Однако для понимания возможности использования современных предстап-леиий кинетической теории газов могут служить приведенные в нашей кпиге результаты по квантовомехапическому обоснованию кинетической теории. [c.8]

Ограниченный объем книги и в еще большей степени ограниченные возможности автора не позволили изложить кипетичоскую теорию газов во всей ее полноте. В частности, поэтому книгу следует рассматривать как лведение в кинетичес1 ую теорию газов. Естественно, что па книгу наложили отпечаток те результаты, которые стремился получить в построении кинетической теории еще до написания этой книги ее автор. Все это может быть причиной отнюдь пе полного удовлетворения читателя. Однако я все же стремился отразить п этой книге ту характерную тенденцию современной кинетической теории вообще и кинетической теории газов в частности, которая проявляется в непрестанном совершенствовании и разлитии, и переходе от изучения явлений, описываемых кинетической теорией Больцмана, к изучению явлений, требующих построения новой кинетической теории. Именно эта тенденция привлекает к современной кинетической теории исследователей, прилагающих усилия для ее развития, и, как мне хотелось бы, привлечет некоторых из тех, кто прочитает зту книгу. [c.8]

Следующий важнейший шаг как с точки рения построения кинетической теории газов, так и одновременно с точки зрения развития обш,ей проблемы статистических закономерностей в физике был сделан Больцманом, который, исходя из конкретных представлений механики о взаил5одейстиии молекул га.чл посредством парных столь новений, вывел свое основное интегро-дифференциальное ураипепие для функции расиределения частиц но скоростям. Это уравнение, называел5ое кинетическим уравно нием Больцмана, представляет собой математическую формулировку статистического закона изменения во времени и пространстве распределения молекул газа но скоростям, обусловленное как внешними воздействиями сил и полей па газ, так и взаимодействием молекул газа между собой благодаря их столкновениям. Кинетическое уравнение позволило с помощью /-теоремы Больцмана дать атомистическое истолкование второго начала термодинамики. При этом был вскрыт статистический смысл понятия энтропии, установлена связь энтропии с вероятностью состояний ансамбля частиц газа. [c.14]

Успешное развитие современной кинетической теории, позволяет надеяться, что помимо тех новых приложений, которые изложены в этой книге и которые потребовали расширения и углубления представлений кинетической теории газов, в будущем нозникнут новые, связанные как с экспериментальными исследованиями, так и с собственным логическим развитием теории. [c.20]

Простые жидкости — это жидкости, построенные из атомов со сферически симметричным потенциалом взаимодействия. Молекулярно-кинетическая теория газов достигла наибольшего развития в результате применения модели жестких сфер. Понятие о простых жидкостях является естественным развитием этой модели, которая и в теории жидкости не утратила своего познавательного значения. Модель жестких сфер учитывае-суш ественное свойство молекул — непроницаемость добавление к этот модели сил притяжения создает модель простой жидкости, учитывающей второе существенное свойство молекул — притяжение, благодаря чемй образуется жидкость и твердое тело. Вследствие относительной простоты модели простой жидкости ее статистическая теория наиболее развита. [c.327]

Кинетическая теория газов, основы которой были заложены Больцманом [1] и Максвеллом [2] еще в прошлом веке, приобрела в последние годы большое научное и практическое зиаченне. Это связано как с развитием авиационной, ракетной и космической техники, так и с применением в последние годы методов кинетической теории газов для решения новглх научных проблем в химии и химической технологии. Так, для верхних слоев атмосферы число Кнудсена Кп = л/Х (X — длина свободного пробега, Ь — характерный масштаб) больше либо порядка единицы. В химической технологии также существует большое количество каталитических процессов, идущих на пористых катализаторах, с числом [c.195]

Бирд, Гиршфельдер и Куртисс [14] предложили метод расчета коэффициента теплопроводности газовой смеси, основанный на кинетической теории газов с учетом сил взаимодействия молекул, представляющий собой развитие работ Чэпмена и Каулинга [63]. [c.389]

Методы кинетической теории газов, развитые в середине ярошлого века в работах Клазиусса, Максвелла, Больцмана, позволили обосновать основные положения термодинамики. Они легли в основу нового крупного раздела науки — статистической механики и дали возможность построить общую динамическую теорию движения разреженных газов. Динамическая, или кинетическая, теория газов, основанная на уравнении Больцмана, сыграла исключительно важную роль в связи с интенсивным развитием космической техники. На основе этой теории решались сложнейшие задачи обтекания элементов ракет и космических аппаратов в сильно разреженных верхних слоях атмосферы. [c.102]

Наиболее детально теоретически могут быть описаны процессы диффузии в газах. Диффузия является следствием теплового движения молекул, которые при соударениях изменяют свои скорости. Простейшие слзп1аи диффузии — диффузия одного газа, находящегося в очень малой концентрации в другом газе, или взаимная диффузия практически одинаковых молекул, различающихся лишь своим изотопным составом, могут быть рассмотрены с помощью методов элементарной кинетической теории газов. Однако трактовка взаимной диффузии различных газов, находящихся в соизмеримых концентрациях, в рамках элементарной кинетической теории газов имеет принципиальные трудности и приводит поэтому к ряду противоречий. Вполне последовательная теория взаимной диффузии различных газов может быт развита лишь на основе уравнения Больцмана (см. Приложение Б), позволяющего вычислить функцию распределения молекул газа при диффузии по координатам и скоростям. С самым простым частным случаем уравнения Больцмана мы уже познакомились в 4 предыдущей главы. [c.37]

Кинетическая теория газов в настоящее время не может описывать явления, с которыми приходится встречаться при развитии современной техники (ракетной техники, техники в условиях высокого вакуума и т. д.), иа что справедливо указывают в своих работах Труоделл [101] и Предводителев [87], и поэтому создается впечатление о наступлении кризиса в этой науке. Продолжением этой области науки является развитие кинетической теории элементарных частиц , т. е. квантовой и волновой механики. Современные методы физики в своем развитии дадут возможность создать теорию, которая опишет процессы переноса массы, количества движения и энергии в разреженных газах применительно к новейшей технике. [c.102]

Но работа Гаркура и Эссона была лишь первой ласточкой применения кинетических уравнений для целей современной нам химической кинетики. Дальнейшее изучение механизмов сложных реакций могло быть успешным только после установления основных кинетических закономерностей и понятий, на основе глубокого изучения статики и динамики процессов. Кроме Гаркура и Эссона, ряд ученых почти одновременно с Гульдбергом и Вааге сформулировали закон действующих масс. Но только один из них, продолжая линию Вильямсона, ввел в химию из физики понятие об активных молекулах, оказавшее такое большое влияние на все развитие физической кинетики. Это был немецкий физик Л. Пфаундлер [3531, который в 1867 г., исходя из положений кинетической теории газов, объяснил одновременное протекание реакций диссоциации и ассоциации веществ участием в этих процессах молекул с неодинаковой энергией. [c.148]

Первоначальная твердосферная кинетическая теория газов была, пожалуй, величайшим вкладом в развитие понимания статистического поведения молекул. Физические, термодинамические и даже переносные свойства были количественно соотнесены с молекулярными свойствами. Отклонения от кинетической теории твердых сфер неи1збежно инициировали исследования взаимодействия молекул, основанные на понимании того, что молекулы притягивают одна другую когда расстояние между ними большое, и отталкиваются, когда они расположены очень близко. Полу эмпирические потенциальные функции (например, Леннарда—Джонса) описывают притяжение и отталкивание в приближенной количественной форме. Сравнительно недавно были разработаны потенциальные функции, учитывающие форму молекул й особую природу полярных молекул. [c.12]

В механизм или тёорию вязкости газов уже внесена достаточная ясность с помощью кинетической теории газов, но теория вязкости жидкости все еще развита слабо. Резюме обеих теорий будут приведены ниже. [c.347]

Так как тгСо/г— оо при г—>0, то число молекул, испаряющихся с единицы площади, для очень малой капли превосходило бы это число в вакууме (вычисленное на основании кинетической теории газов), что, очевидно, невозможно. Поэтому ясно, что хотя простое выражение Ленгмюра при нормальном давлении и выполняется вплоть до г=10 мк, и даже при г=1 мк отклонение невелико, оно не может быть справедливо для более мелких капелек при атмосферном давлении, а при очень низких давлениях — и для более крупных. Эта аномалия отсутствует в развитой Фуксом теории испарения капелек, в которой принимается, что процесс диффузии начинается не непосредственно у поверхности [c.99]