Скорость хаотичного движения

Максвелл и Больцман воспользовались гипотезой хаотичного движения молекул, согласно которой в состоянии теплового равновесия величины молекулярных скоростей рассматриваются по закону, не зависящему от времени. Число молекул ni, которые при температуре Т имеют скорость vi и, следовательно, кинетическую энергию дается законом распределения Больцмана [c.98]

Поляризация флуоресценции. Важной характеристикой фотолюминесценции является поляризация флуоресценции. Каждую молекулу можно рассматривать как колебательный контур — элементарный осциллятор, который способен поглощать и испускать излучение не только вполне определенной частоты, но и с определенной плоскостью колебания. Если на вещество падает поляризованный свет, то он преимущественно возбуждает те молекулы, в которых направление колебания осциллирующих диполей совпадает с направлением электрического вектора возбуждающего светового пучка. Поэтому несмотря на то что молекулы в растворе ориентированы хаотично, возбуждению подвергаются лишь те из них, которые обладают соответствующей ориентацией. Если.время жизни возбужденного состояния велико по сравнению со временем, необходимым для дезориентации молекул вследствие вращения, этот процесс дезориентации происходит еще до того, как появится заметная флуоресценция. Если же скорость вращательного движения мала по сравнению со временем жизни возбужденного состояния, то свет флуоресценции испускается до завершения дезориентации. При этом осцилляторы, ответственные за флуоресцентное излучение, ориентированы в той же плоскости, в которой они были ориентированы в момент поглощения, так что флуоресцентное излучение оказывается частично поляризованным. В очень вязких растворителях даже малые молекулы могут сохранять ориентацию за время испускания флуоресценции. Крупные молекулы, такие, как белки, сохраняют свою ориентацию в течение периода времени, который достаточно велик по сравнению со временем испускания флуоресценции, поэтому их флуоресценция частично поляризована. Степень поляризации флуоресценции определяется по формуле [c.56]

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]

Местные сопротивления возникают при резких нарушениях движения жидкости в результате изменения формы трубы или русла, в котором движется поток. Движение потока бывает ламинарным, когда жидкость течет равномерно, без завихрений, и турбулентное, когда частицы жидкости движутся хаотично. Соответственно поток жидкости называется ламинарным и турбулентным. Переход ламинарного движения в турбулентное зависит не только от скорости, но и от плотности, вязкости жидкости и диаметра трубы. Количественный критерий, позволяющий определить характер (ламинарный или турбулентный) течения, представляется так называемым числом Рейнольдса, обозначается через Ке и имеет выражение [c.62]

При турбулентном движении из-за хаотичности движения слоев происходит выравнивание скоростей в ядре потока и их распределение по сечению трубы характеризуется кривой, отличающейся по форме от параболы. Однако и в этом случае вблизи стенки трубы скорость резко снижается и образуется тонкий слой, в котором градиент скорости очень высок и у самой стенки скорость также равна ну/по. Структура потока и профиль концентраций у стенки трубы (по Ландау и Левичу) показаны на рис.2.3. [c.74]

В каждой точке турбулентного потока истинная скорость не остается постоянной во времени нз-за хаотичности движения частиц. Ее мгновенные значения испытывают флуктуации, или нерегулярные пульсации, носящие хаотический характер. [c.45]

Ввиду хаотичности теплового движения электроны непрерывно перемещаются по различным направлениям и поэтому переноса заряда в каком-нибудь предпочтительном направлении не происходит. Изменение траектории движения, а следовательно, и изменение средней скорости свободных электронов происходит под влиянием тепловых колебаний атомов решетки. Если предположить, что между двумя столкновениями свободные электроны двигаются равномерно и прямолинейно, то скорость теплового движения электронов можно представить как [c.119]

В некоторых случаях с ростом скорости движения, а следовательно и скорости сдвига, может наблюдаться смена псевдо-пластического режима дилатантным (или наоборот) — такое течение можно назвать комбинированным. Понижение кажущейся вязкости при псевдопластическом течении полимерных растворов, видимо, объясняется процессом ориентации асимметричных полимерных частиц (клубков). При этом вместо случайных хаотичных движений, которые молекулы совершают в покоящейся жидкости, они своими большими осями ориентируются вдоль направления потока. Убывание эффективной вязкости прекращается с окончанием ориентирования частиц. Надо отметить, что ориентирование молекул происходит практически мгновенно с возрастанием скорости сдвига. [c.103]

КОСТИ р). Удобным критерием является безразмерный параметр Не = и1/ киш называемый числом Рейнольдса. Если это число меньше некоторого критического значения (для шероховатой поверхности 10з, для гладкой —10 ), то поток ламинарен — жидкость движется послойно, параллельно поверхности. При больших значениях числа Рейнольдса (при большой скорости потока) движение становится турбулентным, и в потоке возникают хаотичные завихрения. Мы будем рассматривать только ламинарное течение жидкости. [c.81]

Мы уже говорили (гл. II, 2), что состояние молекул в газах, определяемое их расположением, а также величинами и направлениями скоростей теплового движения, хаотично. Однако это состояние не является абсолютно хаотичным в реальных условиях молекулы газа находятся под действием силы тяжести, направленной к центру Земли, Если бы на молекулы действовала только эта сила, они все собрались бы на дне сосуда, то есть в известном смысле упорядочились бы. С другой стороны, вследствие теплового движения молекулы газа, заключенного в сосуде, с одинаковой вероятностью могут находиться в любом месте этого сосуда (наблюдается равномерное среднее распределение молекул в сосуде с газом). Однако действие силы тяжести приводит к тому, что в нижних слоях молекулы расположены более плотно, чем в верхних, там создается некоторое подобие упорядоченности. Поэтому плотность и давление газа (пропорциональные числу молекул в единице объема) уменьшаются с высотой. При небольшой высоте сосуда этим, так называемым барометрическим перепадом давления, или перепадом плотности, еще можно пренебречь, но при больших высотах разница очень значительна. Например, на высоте 5400 м давление составляет лишь 0,5 атм. В сосуде высотой несколько сантиметров влияние силы тяжести исчезающе мало, поэтому состояние молекул можно считать хаотическим, не допуская при этом какой-либо существенной ошибки. [c.115]

В результате очень большой частоты столкновения и хаотичности движения, различные молекулы, находяш,ие-ся в определенном объеме газа, имеют различные скорости движения. Ниже приведено распределение молекул азота в зависимости от скоростей (при комнатной температуре) [c.57]

Говоря о среднем значении скорости теплового движения молекул газа, мы предполагаем, что отдельные молекулы обладают различными скоростями как мы уже говорили выше, скорости теплового движения различаются не только по величине, но и по направлению, а тепловое движение молекул хаотично, беспорядочно. Как же можно при этих условиях говорить об определенной средней скорости, находящейся в определенной зависимости от температуры и молекулярного веса газа [c.29]

Скорость всех физико-химических процессов, влияющих на закрепление экрана, повышается по мере возрастания температуры рабочего раствора. Увеличение хаотичности движения частиц увеличивает число их столкновений и вызывает потерю ими электрического заряда и защитной водной оболочки. Поэтому чем выше температура, тем меньшее количество азотнокислого стронция (или другого электролита—например уксуснокислого бария) требуется для получения прочного покрытия. [c.252]

При промывке в начальный период движения жидкостей через осадок граница их раздела будет претерпевать деформацию из-за наличия в осадке случайно ориентированных проточных каналов различной формы и размеров одни участки границы раздела будут отставать от гипотетической плоскости тс, движущейся в осадке со средней действительной скоростью у, другие будут опережать эту плоскость (рис. 7.16). Хаотичность расположения [c.396]

НОЙ площадкой размером (1Р за единицу времени. Рассмотрим сначала молекулы со скоростью движения с в течение одной секунды об эту площадку ударится половина от всего количества молекул данной скорости, заполняющих цилиндр с образующей с и площадью основания ёР (вторая половина молекул данной скорости в виду хаотичности их движения в этот же промежуток времени движется в противоположном направлении, т. е. удаляется от стенки). Это количество составляет [c.152]

Аррениус предполагал, что распределение ионов в растворе остается хаотичным, как в смесях идеальных газов, допускал, что основные свойства растворов меняются пропорционально числу ионов (или общему числу частиц растворенного вещества). Например, электропроводность раствора, согласно Аррениусу, пропорциональна числу ионов и может служить мерой степени диссоциации. Однако при значительных концентрациях ионов в растворе скорость движения ионов в электрическом поле при данном градиенте потенциала уменьшается с ростом концентрации вследствие взаимодействия с ионами противоположных знаков, поэтому электропроводность не может служить мерой степени диссоциации. Опыт показал далее, что константы диссоциации резко изменяются с концентрацией, т. е. не являются константами. Степень диссоциации, вычисленная из электропроводности, существенно отличается от найденной для концентрированных электролитов по изотоническому коэффициенту. Имеются и другие факты, указывающие на то, что степень диссоциации сильных электролитов значительно выше вычисленной по Аррениусу. Так, каталитическое действие ионов Н3О+ в сильных электролитах изменяется пропорционально общей концентрации растворенного вещества, что указывает на независимость степени диссоциации от концентрации. [c.61]

Существуют два разных типа движения частиц и молекул — регулярное и хаотичное. Первое возникает при действии на частицы некоторой внешней силы. Чаще всего это сила тяжести. Под влиянием этой силы возникает оседание частиц. Регулярное движение может быть также вызвано действием центробежной силы, действием электрического поля на заряженные частицы, действием переменного ускорения при вибрировании сосуда с дисперсной системой и силами другой природы. Важно, что величина и направление перемещения частиц в каждый последующий момент времени предсказуемы с любой желаемой степенью детализации. Основной характеристикой регулярного движения частиц является их скорость. [c.636]

Приведенные в этом подразделе расчетные зависимости в большинстве случаев дают удовлетворительные для практики результаты. Однако они получены на основе простейших моделей, не учитывающих хаотичную пористую структуру капиллярно-пористого тела, которая приводит к хаотическому движению жидкости при фильтрации. Струйки жидкости в порах двигаются с различными скоростями, сливаются, меняют направление в зависимости от ориентации пор. [c.105]

Сорбция в плотном зернистом слое. Любой, по внешнему виду однородный, зернистый слой имеет хаотичную структуру пор. Хаотичность пористой структуры приводит к хаотическому движению жидкости или газа. Струйки жидкости в порах имеют различную скорость, что предопределяет дисперсию количества жидкости, приходящейся на отдельные частицы, и снижает эффективность сорбционных процессов. Влияние дисперсии пористости особенно сильно сказывается при ламинарном режиме фильтрации (подавляющее число сорбционных процессов протекает при этом режиме). Это следует из уравнения фильтрации, согласно которому при постоянном перепаде давления приведенная скорость фильтрации зависит от пористости слоя как ц> (см. также уравнение (3.3.2.34)). [c.597]

Штакельберг [16] отмечает, что в случае низкомолекулярных катализаторов наблюдается интенсивное тангенциальное движение электролита, скорость которого иногда даже превышает скорость движения раствора при появлении отрицательных максимумов (см. гл. XIX). Это движение не имеет одного постоянного направления, т. е. является хаотичным. Однако его можно подавить желатиной, которая адсорбируется сильнее, чем катализатор, и вытесняет последний с поверхности капли. В результате вытеснения катализатора каталитический ток падает, что является доказательством того, что катализатор активен только в адсорбированном состоянии, поэтому его вытеснение- с границы раздела фаз более сильно адсорбирующимся веществом приводит к уменьшению каталитического эффекта. Деформация электрокапиллярных кривых в растворах пиридина [9] и других каталитически активных веществ [16, 17] свидетельствует об адсорбируемости катализаторов на поверхности ртутного капельного электрода. [c.386]

Диффузия в турбулентном потоке. При турбулентном движении вторичные скорости, накладывающиеся на основной поток, изменяются во времени и в пространстве. Распределение этих скоростей, характеризующих турбулентность потока, хаотичное поэтому для изучения турбулентного движения должны применяться статистические методы. Наиболее подробно разработаны теории, основанные на некоторых упрощенных моделях механизма турбулентного движения. Например, допускается, что вихри в турбулентно движущейся жидкости перемещаются из одной точки потока в другую, где они исчезают, смешиваясь с потоком возникновение и перемещение вихрей носит неупорядоченный характер. При этом вихри переносят свойства жидкости из точки возникновения вихрей в точку, где они разрушаются. Такая гипотеза дает наглядное представление о том, каким образом в турбулентном потоке очень быстро усредняются концентрации растворенного вещества. [c.189]

Химические связи между атомами в молекуле не являются абсолютно жесткими и отдельные атомы находятся в постоянном движении, обусловливая колебания молекулы как единого целого. Если бы молекулу можно было наблюдать с помощью киносъемки с чрезвычайно быстрой скоростью, то эти колебания проявлялись бы как абсолютно хаотичные, беспорядочные. Однако все колебательные движения молекулы можно разложить на так называемые нормальные колебания, имеющие свои собственные пространственные характеристики и частоты колебаний. [c.721]

Вынужденное движение газовых примесей порождает новый, более сложный вид движения всей парогазовой смеси в объеме конденсатора. Исследования показывают, что интенсивность конденсации пара существенно зависит от того, с какой скоростью движется газ в объеме конденсатора. Чем больше скорость движения газа при данном постоянном давлении, тем быстрее протекает процесс конденсации пара в твердое состояние. Это происходит потому, что отраженные от поверхности сублимационного льда молекулы газа, которые становятся активными в отношении конденсации молекулами, сообщают потоку черты хаотичности, создают компоненты скорости, нормальные к направлению основного потока, и при вынужденном движении возникает сильное возмущение всей парогазовой смеси, напоминающее турбулентное течение, хотя значения критерия Рейнольдса здесь относительно малы из-за малой плотности среды. Наличие направленного потока газа способствует более сильному перемешиванию потока. В потоке парогазовой смеси наблюдаются особенности, характерные для турбулентного движения отдельные частицы, проходящие через данную точку в фиксированном объеме, не описывают тождественных друг другу кривых. Наличие такого рода течения з объеме конденсатора иллюстрируется рентгеновскими снимками распределения сублимационного льда в цилиндрических трубах [ИЗ]. В то же время при конденсации чистого пара не наблюдается никаких признаков возмущенного течения пара, несмотря на сравнительно большие скорости направленного потока пара. [c.164]

Совершенно иначе обстоит дело со скоростями молекул газа. Хотя эти скорости не упорядочены, все же нельзя считать, что они полностью/хаотичны. Если пренебречь действием силы тяжести, то можно сказать, что в движении молекул нет никаких преимущественных направлений, все направления движения равновероятны. С точки зрения величин скоростей совершенно хаотическое состояние означает, что с различными скоростями (малыми, средними и большими) в среднем должно двигаться одинаковое количество молекул. Однако в результате столкновений скорость каждой молекулы постоянно изменяется. Столкновения происходят приблизительно по законам столкновения упругих шаров, и в зависимости от условий скорость (а вместе с ней и кинетическая энергия) одних молекул возрастает, других уменьшается. Чем сильнее уменьшается скорость данной молекулы в результате ряда столкновений, тем больше вероятность ее увеличения в последующих столкновениях благодаря частым столкновениям с молекулами, имеющими большую скорость. Справедливо и обратное вероятность столкновения с более медленной молекулой, а следовательно, вероятность снижения скорости тем больше, чем больше увеличилась скорость молекулы во время ее предыдущих столкновений. Наибольшую вероятность имеют, таким образом, средние скорости. [c.116]

Ионы, существующие в растворе электролита, испытывают различные воздействия со стороны окружающих частиц и соверщают постоянные перемещения, которые в отсутствие внешнего электрического поля имеют хаотичный характер. Наложение электрического поля приводит к появлению действующих на ионы электрических сил, которые имеют определенное направление. В результате возникает преимущественное перемещение (миграция) положительных ионов к отрицательному электроду, а отрицательных ионов — к положительному. Это обеспечивает перенос электрических зарядов. Возникает электрический ток, величина которого зависит от заряда ионов, их размера, характера сольватации и других взаимодействий с окружающими частицами, что, очевидно, связано с природой электролита и растворителя, а также с концентрацией раствора. Кроме того, величина электрического тока зависит от приложенного напряжения, геометрического расположения и размеров электродов, которые непосредственно влияют на напряженность возникающего электрического поля, а следовательно, и на скорость направленного движения ионов. Средняя скорость упорядоченного движения и данного типа ионов, отнесенная к напряженности действующего электрического поля Е, называется подвижностью (иногда абсолютной скоростью) иона и = ь/Е и определяется лишь природой и концентрацией раствора, а от величины электрического поля не зависит. В поле с напряженностью = 1 В-см числовые значения и к V совпадают. [c.216]

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]

Пары масла, образующиеся в рёзультатё взаимных столкновений молекул при выходе паровой струи из верхнего сопла насоса. Взаимные столкновения молекул, особенно в верхних слоях струи, вызывают обратную миграцию некоторых из них в сторону впускного отверстия насоса. Это связано с тем, что молекулы пара помимо поступательного движения в направлении струи совершают также тепловые хаотичные движения. Часть этих хаотичных перемеш,ений молекул на- j -правлена в сторону, противоположную поступательному движению струи, поэтому молекулы, у которых тепловая скорость больше поступательной скорости струи пара на выходе из сопла, движутся в противоположном пару направлении, образуя так называемую паровую опушку струи. Возникновению этой опушки способствует также трение пограничного слоя струи о неподвижные стенки сопла, вызывая турбулентные завихрения. В конечном счете, на выходе из сопла часть молекул пара огибает его кромку и движется в направлении выпускного отверстия насоса. [c.7]

Рассмотрим свойства упорядоченного движения в его связи с механической энергией. Например, камень, падающий на Землю, обладает термической энергией, его атомы и молекулы движутся хаотически, но вследствие падения имеется некоторое преимущественное направление их скоростей в сторону Земли. Иначе говоря, при падении камня к средней одинаковой во всех направлениях скорости теплового движения его молекул прибавляется еще одна компонента, направленная вниз. Правда, при этом хаотичность движения сохраняется, термическая энергия остается неизменной, но благодаря этой направленной вниз компоненте скорости растет кинетическая энергия частиц. Такой рост энергии не приводит, однако, к увеличению термической энергии, так как причиной его служит упорядо- [c.81]

До скорости парогазового потока 2,3 - 2,5 м/сек (в зависимости от плотности орошения в зоне контакта нахо-датся высокоподвижная газожидкостная эмульсия, особенностью которой является хаотичное движение значительных масс пронизанной пузырьками газа пены с фонтанами в местах столкновения потоков. Структура.эмульсии неоднородна - отчетливо заметны области различной прогазованности, соответственно провал жидкости происходит в отдельных, менее прогазованных местах. 3 том режиме с повышением скорости газа высота пены растет. [c.143]

Наоборот, чем дальше этот объем находится от стенки, тем слабее выражена в нем составляющая, направленная прочь от стенки, т.к. тем более длительное влияние на него оказывают встречные потоки воздуха, препятствуя прямому приходу к стейке и уходу от нее. Значит, каждый объем воздуха со снежинками здесь будет дольше присутствовать в определенном объеме пространства над сугробом и будет больше вероятность выпадения из него снега. Здесь следует подчеркнуть, что именно резкое увеличение беспорядочности и хаотичности движения каждого объема воздуха но мере удаления от стенки замедляет скорость его движения и увеличивает время его пребывания над каким-либо участком выдува в сугробе и этим ускоряет выпадение из него снежинок. [c.500]

II. Движение частиц идеального газа непрерывно и хаотично, средняя скорость их поступательного движения при Т — onst постоянна и они равномерно заполняют занимаемый им объем. [c.10]

Более сложная картина наблюдается прй фильтрации потока через зернистый слой. В этом случае дополнительная хаотичность возникает из-за перемещения потока по системе каналов с разной длиной, направлением и скоростью движения в каждом канале, вследствие чего возможно блуждание индивидуальных молекул, обгоняющих или отстающих от потока в целом. Сама скорость и является лищь средней величиной и может сильно. отличаться от значений локальных скоростей, наблюдающихся в разных точках насадки. Эта хаотичность в системе каналов усилит хаотичность теплового молекулярного движения, но не изменит его сути, при этом средняя скорость движения молекул по-прежнему равна и. [c.47]

При турбулентном движении скорость в каждой точке потока непрерывно меняется как по величине, так и по направлению. Однако, несмотря на кажущуюся хаотичность турбулентного движения, ему присущи вполне определенные закономерности. Оказывается, что осредненная за достаточно длительный промежуток времени скорость IV в каждой точке потока является иостояппой величиной. Этой осреднеиной скоростью определяется постоянный осредненный поток. [c.58]

Турбулентное течение в отличие от ламинарного неупорядочено. Линии тока, если их вообще удается различить, хаотично переплетаются. Скорость движения изотермического турбулентного потока практически постоянна по поперечному сечению канала. К механизму теплопроводности добавляется перенос энергии поперек основного потока турбулентными вихрями. [c.27]