Газа давление кинетическая теория

Изучение свойств газов привело к кинетической теории газов. Согласно кинетической теории газ представляют как совокупность атомов или молекул, находящихся в движении. Атомы или молекулы движутся по прямым линиям, сталкиваются друг с другом и со стенками сосуда, меняя свое направление по закону столкновения упругих тел, — угол падения равен углу отражения. Молекулы движутся с различными скоростями (закон распределения скоростей Максвелла). Наибольшими средними скоростями обладают молекулы самых легких газов. Для водорода, например, средняя скорость при 0° С 1698 см сек. Скорости молекул других простых и сложных газов составляют приблизительно 400—300 см сек. Удары движущихся молекул о стенки сосуда обусловливают давление газов. [c.125]

Используя изложенный выше принцип переноса количества движения, можно рассчитать вязкость газа по кинетической теории. Описания этого даны в руководствах [21] и [22]. Вязкость не зависит от давления как для идеального, так и для реального газов. Температурная зависимость для реальных газов дается уравнением Сатерленда [c.83]

Было установлено, что многочисленные следствия закона распределения находятся в соответствии с экспериментальными данными и ни одно из этих следствий не противоречит им. Так, Максвелл показал, что вязкость газа, согласно кинетической теории, не должна зависеть от давления (за исключением очень малых и очень высоких давлений) и с повышением температуры должна возрастать, а не понижаться. Столь неожиданные свойства подтвердились на опыте, и кинетическая теория газов, включая закон распределения молекул по скоростям, была принята задолго до того, как удалось опытным путем определить функцию распределения молекул по скоростям. Уже к 1920 г. техника физического эксперимента, в частности возможность получения высокого вакуума, развилась настолько, что позволила выполнить прямые измерения распределения молекул по скоростям. Первый опыт такого рода выполнил Отто Штерн (1888). Он изучал пучок атомов серебра, испускаемый вольфрамовой проволочкой, покрытой серебром, при ее нагревании примерно до 1200 °С. Такой пучок выделялся системой щелей, после чего попадал на поверхность вращающегося барабана. Одна из щелей быстро смещалась, в результате чего атомы серебра могли проходить через нее лишь в течение небольшого промежутка времени, за который барабан совершал оборот. Быстрые атомы сразу же достигали барабана, до того как он повернется на значительный угол, тогда как медленные атомы достигали поверхности барабана с запозданием. Этот эксперимент дал грубое подтверждение функции распределения. [c.293]

Только воображаемый идеальный газ может подчиняться газовым законам при всех значениях температуры, давления и объема. Поэтому законы Бойля и Гей-Люссака называются законами идеальных газов. Согласно кинетической теории газов идеальный газ [c.112]

При понижении давления средняя длина пробега молекул газа возрастает, приближаясь по величине к расстоянию между стенками. Теплопроводность газа начинает при этих условиях уменьшаться и при достаточно низких давлениях, когда 1 > й, она изменяется пропорционально давлению. Кинетическая теория газов объясняет это следующим образом. Молекулы газа, служащие переносчиками тепловой энергии, пролетают от одной стенки до другой, не сталкиваясь между собой ( свободная молекулярная проводимость ). В этом случае количество переносимого тепла прямо пропорционально количеству его переносчиков, которое, в свою очередь, пропорционально давлению газа. Увеличение расстояния между стенками приводит к удлинению пути молекул и одновременно увеличению их количества, приходящегося на единицу поверхности. Результатом является независимость скорости переноса тепла от расстояния между стенками. [c.389]

При понижении давления средняя длила пробега молекул газа возрастает, приближаясь по величине к расстоянию между стенками. Теплопроводность газа начинает при этих условиях уменьшаться и при достаточно низких давлениях, когда L > с , теплопроводность изменяется пропорционально давлению. Кинетическая теория газов объясняет это следующим образом. Молекулы газа, служащие переносчиками тепловой энергии, пролетают от одной стенки до другой, не сталкиваясь между собой ( свободная молекулярная проводимость ). В этом случае количество переносимого тепла прямо пропорционально количеству его переносчиков, а последнее пропор- [c.401]

Газы, ведущие себя так, как предсказывает молекулярно-кинетическая теория, называются идеальными газами. При очень высоких давлениях или очень низких температурах газы не ведут себя идеально. При низкой температуре молекулы двигаются медленнее и слабые взаимодействия между ними возрастают и становятся достаточно заметны, чтобы газ сконденсировался в жидкость. При достаточно высоких давлениях, если температура не слишком высока, молекулы оказываются так близко друг к другу, что взаимодействия между ними опять вызывают конденсацию. Однако при условиях, существующих в нашей атмосфере, большинство газов ведут себя идеально и их поведение довольно точно объясняется молекулярно-кинетической теорией. [c.394]

Часть молекул, оторвавшихся от поверхности жидкости, впоследствии снова конденсируется, другая же часть остается в газообразной фазе. Таким образом, на поверхности жидкости всегда происходят одновременно два процесса испарение и конденсация. Если эти процессы происходят в замкнутом пространстве, то, в конце концов, скорости испарения и конденсации выравниваются, и между жидкой и газообразной фазами наступает состояние динамического равновесия. Давление, которое молекулы пара, находящегося в равновесии с жидкой фазой, оказывают па стенки сосуда и па поверхность жидкости, называется давлением насыщенного пара жидкости. Давление пара является функцией кинетической энергии молекул и числа их в единице объема (т. е. плотности) и выражается основной формулой кинетической теории газов [c.166]

Последнее выражение очень напоминает уравнение (3-4), описывающее закон Бойля-Мариотта, согласно которому произведение давления газа на его объем постоянно при постоянной температуре. Сделанный нами расчет, который основывается на простых предположениях молекулярнокинетической теории, приводит к выводу, что произведение РУ постоянно при заданной средней скорости молекул газа. Если эта теория верна, средняя скорость движения молекул газа не может зависеть от его давления или объема, а зависит только от температуры газа. Средняя кинетическая энергия молекул, которую мы обозначим символом е (е-греческая буква [c.138]

Молекулярно-кинетическая теория также позволяет делать предсказания относительно диффузии, вязкости и теплопроводности газов, т.е. так называемых транспортных свойств, проявляющихся в явлениях переноса. Каждое из этих явлений может условно рассматриваться как диффузия (перенос) некоторого. молекулярного свойства в направлении его градиента. При диффузии газа происходит перенос его массы от областей с высокими концентрациями к областям с низкими концентрациями, т.е. в направлении, обратном градиенту концентрации. Вязкость газов или жидкостей (иногда их обобщенно называют флюидами) обусловлена диффузией молекул из медленно движущихся слоев в быстро движущиеся слои флюида (и их торможением) и одновременной диффузией быстро движущихся молекул в медленно движущиеся слои (и их ускорением). При этом происходит перенос механического импульса в направлении, противоположном градиенту скорости движения флюида. Теплопроводность представляет собой результат проникновения молекул с большими скоростями беспорядочного движения в области с малыми скоростями беспорядочного движения молекул. Ее можно описывать как перенос кинетической энергии в направлении, противоположном градиенту температуры. Во всех трех случаях молекулярно-кинетическая теория позволяет установить коэффициент диффузии соответствующего свойства и дает наилучшие результаты при низких давлениях газа и высоких температурах. Именно эти условия лучше всего соответствуют возможности применения простого уравнения состояния идеального газа. [c.150]

Зависимость вязкости газовой смеси от состава обычно нелинейная, и использование правила аддитивности для ее определения может привести к существенным погрешностям. Более точные результаты получаются при использовании соотношений, выведенных исходя из кинетической теории газов. Для смеси, состоящей из к компонентов, при низких давлениях, вязкость можно рассчитать по соотношению [c.121]

Кинетическая теория газов показывает, что такие понятия, как температура и давление, играющие основную роль в термодинамике, обладают по существу статистической природой, т. е. являются выражением некоторых свойств вещества, обусловленных совместным действием очень большого числа частиц. Температура определяется средней кинетической энергией поступательного движения, хотя кинетическая энергия отдельных частиц может значительно отличаться от этой величины. Точно так же давление газа выражает суммарный эффект ударов молекул о стенку сосуда и является величиной, средней для большого числа молекул, которые обладают в момент удара самыми различными количествами движения и ударяются о стенку под самыми различными углами. Статистической природой обладают и такие величины, как плотность. [c.210]

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]

Теплоемкость газа зависит от процесса подвода тепла к газу. Наиболее часто употребляются значения теплоемкости при постоянном объеме и постоянном давлении Ср. Для идеальных газов теплоемкости слабо зависят от состояния газа и их отношение можно с достаточной для практических целей точностью считать постоянным Ср/Со = к. Величина к называется показателем адиабаты и согласно кинетической теории газов определяется уравнением , [c.13]

Пользуясь выводами из кинетической теории газов, можно показать, что при не очень высоких давлениях вязкость газа не зависит от давления. Влияние же температуры на вязкость опреде--ляется основанным на той же теории уравнением Сатерленда [c.21]

Согласно кинетической теории газов, вязкость не должна зависеть ОТ давления. Однако при высоких давлениях, когда законы идеальных газов неприменимы, такая зависимость существует. Кроме того, при большом вакууме (порядка мм рт. ст.) изменяется характер движения молекул, в результате чего наблюдаются заметные отклонения от постоянного значения вязкости, зависящие от давления. Не учитывая этих крайних случаев — очень высоких и очень малых давлений, — в большинстве технических задач вязкость газа можно считать практически не зависящей от давления. [c.22]

Согласно кинетической теории газов, безразмерное отношение, называемое критерием Прандтля Рг, не зависит для данного газа от давления и температуры [c.280]

В работе В.А. Сафонова рассмотрен процесс температурного разделения с позиций молекулярно-кинетической теории, в которой сделана попытка объяснить этот процесс как результат распределения молекул по скоростям под действием радиального градиента давления. Из медленных молекул, подверженных большему отклонению от начального направления движения, формируется осевой поток, понижая температуру газа. Однако этой теорией не объясняются многие газодинамические особенности вихревых труб, например, ухудшенная работа прямоточной трубы по сравнению с противоточной. [c.24]

В соответствии с кинетической теорией коэффициент динамической вязкости газов не должен зависеть от давления — он должен изменяться пропорционально квадратному корню из абсолютной температуры (так как с МТ, 1 Т р). [c.278]

Зависимость (1.7) была установлена опытным путем в 1802 г. французом Ж. Гей-Люссаком (1778—1850) и называется уравнением закона Гей-Люссака. Графически этот закон изображается прямыми, исходящими из начала координат V—Т-диа-граммы, называемыми изобарами (рис. 1.2, б). Коэффициент пропорциональности в уравнении закона Гей-Люссака зависит от природы газа, его массы и давления, что следует из основного уравнения кинетической теории. При постоянной массе газа изобара I описывает [c.13]

Молекулярно-кинетическая теория объяснила многие свойства газов, например стремление их занять возможно больший объем, давление на стенки сосуда, медленный характер процесса диффузии, рост давления с повышением температуры и др. [c.20]

Результаты измерения осмотического давления растворов различной концентрации тростникового сахара и некоторых других веществ, полученные в свое время Пфеффером и де Фризом, позволили Вант-Гоффу (1887) установить законы осмотического давления, применив для обобщения результатов измерений осмотического давления законы термодинамики и молекулярно-кинетическую теорию газов. Вант-Гофф установил, что осмотическое давление сильно разбавленных растворов подчиняется законам идеальных газов. Он показал, что при постоянной температуре осмотическое давление прямо пропорционально концентрации или обратно пропорционально молярному объему растворенного вещества (аналогия с законом Бойля) — = —. [c.98]

Это уравнение выводится на основе представлений, аналогичных применяемым в кинетической теории газов, так как для малых частиц (или для низких давлений), когда отношение Я,/ " 1. движение частиц аэрозоля происходит подобно движению молекул газа. [c.343]

Средняя квадратичная скорость играет, как уже упоминалось, большую роль в кинетической теории газов, так как давление газа и энергия поступательного движения его молекул выражаются через [c.207]

Природа газового состояния обсуждалась при выводе уравнения состояния газов и при изучении кинетической теории газов. При высоких температурах и низких концентрациях или давлениях в газовой системе (расстояния между частицами при этих условиях велики и намного превосходят их собственные размеры) частицы могут свободно перемещаться, не взаимодействуя друг с другом, и состояние вещества соответствует максимальной степени беспорядка — поведение газовой системы отвечает поведению идеального газа, [c.33]

Приведенные соотношения означают, что увеличение энтропии в системе происходит в результате подведения к системе теплоты и в результате протекающих в системе неравновесных процессов. Последнее нетрудно понять, если вспомнить приведенные в 12.1 примеры неравновесных процессов. Выравнивание температуры при нагревании тела, концентраций при растворении соли, давления при резком расширении газа под поршнем — все это процессы, ведущие от более упорядоченного состояния, когда в снстеме имеется направленное изменение некоторого, свойства вдоль системы, к менее упорядоченному. Поэтому все эти процессы должны сопровождаться увеличением энтропии. С помощью соотношения (12.20) понятие энтропии было впервые введено в науку более ста лет назад при разработке теории тепловых двигателей. Значительно позже эта функция была осмыслена с позиций молекулярно-кинетической теории и статистической физики как величина, характеризующая степень молекулярной (микроскопической) неупорядоченности макроскопической системы и введена в том виде, как это было сделано нами в 9.3. [c.190]

Законы осмотического давления. Осмометрия. Осмос играет важную регулирующую роль в жизнедеятельности растительных и животных организмов. Клеточные соки имеют низкую концентрацию солей, поэтому вначале огромное число измерений осмотического давления относилось к разбавленным водным растворам неэлектролитов. В 1887 г., применив для обобщения результатов измерений термодинамику и молекулярно-кинетическую теорию, Вант-Гофф пришел к выводу, что между состоянием вещества в очень сильно разбавленном растворе и газовым состоянием того же вещества имеется формальное количественное сходство, несмотря на то что характер движения молекул растворенного вещества в жидкости отличается от движения молекул газа. В частности, Вант-Гофф показал, что 1) при постоянной температуре осмотическое давление прямо пропорционально концентрации или обратно пропорционально молярному объему растворенного вещества (аналогия с законом Бойля) 2) при данной концентрации осмотическое давление пропорционально абсолютной температуре (аналогия с законом Гей-Люссака) 3) при одинаковой температуре [c.203]

Кинетическая теория. Молекулы газов и жидкостей находятся в состоянии непрерывного беспорядочного движения. Это движение проявляется в давлении газов, осмотическом давлении растворов, явлении диффузии и других свойствах молекул, количественно описываемых кинетической теорией идеальных газов. Для реальных газов, жидкостей и растворов положения кинетической теории применимы лишь условно. [c.333]

Это и есть основное уравнение кинетической теории газов. Как следует из изложенных выше представлений, оно относится к идеализированной модели газа, молекулы которого не взаимодействуют между собой, т. е. к так называемым идеальным газам. В действительности почти все газы при небольших давлениях и обычных температурах подчиняются этому уравнению. Для реальных газов оно тем точнее, чем выше температура и чем меньше давление, поскольку при этом уменьшается возможность взаимодействия между молекулами [c.115]

В воздухе у земной поверхности площадь размером в 1 см испытывает 10 ударов молекул за секунду. Но, как известно, по мере удаления от поверхности земли давление воздуха уменьшается. Отсюда вытекает, что чем выше находится данный слой газа, тем меньше в нем концентрация молекул. Кинетическая теория дает возможность рассчитать изменение концентрации с высотой для частиц любой массы. [c.64]

Объяснение адиабатического сжатия с точки зрения кинетической теории газов можно найти в работе Теттаманти [7], где показано, что изменение общего процесса передачи движения молекулам, находящимся между поршнем и стенками цилиндра, аналогично переносу общего импульса на молекулы посредством движения поршня. Применение кинетической теории к обсуждаемой нами двухфазной модели показывает, что молекулы в фазе с более высоким давлением должны переносить импульс на поршень. Таким образом можно объяснить аналогию изменений энергии, переходящей из [c.30]

Рис. 3-14. Эффузия газа (истечение газа из маленького отверстия в сосуде, через которое газ попадает во внешнюю область с таким же давлением). Согласно закону Грэхема, скорости эффузии двух газов при одинаковой температуре обратно пропорциональны квадратным корням из их молекулярных масс, или в соответствии с молекулярно-кинетической теорией пропорциональны скоростям движения молекул.

Согласно молекулярно-кинетической теории, давление представляет собой просто результат столкновений молекул со стенками сосуда, которым передается импульс движущихся молекул. Произведение давления на объем газа равно двум третям кинетической энергии движения молекул [уравнение (3-25)]. Этот факт в сочетании с экспериментально установленным объединенным законом состояния идеального газа приводит к важному выводу, что кинетическая энергия движения молекул газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре [уравнение (3-26)], т.е. что температура представляет собой прпгто меру интенсивности молекулярного движения. [c.156]

Для описания явлений четвертого уровня иерархической структуры ФХС могут быть использованы методы статистической теории механики суспензий, гидромеханические модели, основанные на представлениях о взаимопроникающих многоскоростных континиумах, методы механики взвешенных, кипящих дисперсных систем модели, построенные на основе математических методов кинетической теории газов, и др. В частности, для ФХС с малыми параметрами (давлениями, скоростями, температурами, напряжениями и т. д.) при описании процессов в полидисперсных средах эффективен прием распространения метода статистических ансамблей Гиббса на совокупность макровключений (твердых частиц, капель, пузырей) дисперсной среды. Та или иная форма описания стохастических свойств ФХС, дополненная детерминированными моделями переноса массы, энергии импульса в пределах фаз, в итоге приводит к общей математической модели четвертого уровня иерар- [c.44]

Перенос тепла остаточным газом. Перекос тепла в газах, как известно, происходит посредством конвекции и теплопроводности. Однако в области высокого вакуума (остаточное давление ниже 1 мм рт. ст.) конвективный теплообмен практически отсутствует и тепло передается через газ путем теплопроводности. Зависимость теплопроводности газа от давления определяется соотношением между средней длиной L свободного пробега молекул газа и расстоянием I между теп-лообменивающимися поверхностями. Согласно кинетической теории газов средняя длина свободного пробега молекулы обратно пропорциональна давлению газа и зависит также от природы газа и его температуры [c.110]

Если в уравнениях (IV. 59) и (IV. 60) вместо частичной концентрации V дисперсной фазы записать давление газа, то получается известная в молекулярно-кинетической теории барометрическая формула Лапласа, характеризуюш,ая распределение давления газа по высоте. Вывод формулы (IV. 60) дан, исходя из чисто методических соображен1И1, хотя теиерь, когда уже известно, что коллоидные системы (золи) подчиняются законам молекулярно-кинетической теории, можно было написать ее сразу ио аналогии с формулой для давления газа. Вывод уравнения Лапласа можно сделать и исходя из распределения Больцмана прн равновесном состоянии системы число частиц, обладающих энергией Е, пропорционально фактору Больцмана [c.214]

Выведенное на основе кинетической теории газов уравнение Кнудсена определяет линейную скорость молекулярного потока в трубке диаметром г, когда на длине I наблюдается падение давления Р1 — Р2- [c.83]

Смеси газов и растворы имеют ряд общих свойств и в области явлений диффузии. Частицы тех и других способны самопроизвольно равномерно распределяться по всему объему. Особенно это свойство характерио для сильно разбавленных растворов. Поведение молекул неэлектролита в таком растворе аналогично поведению идеального газа. Применив для обобщения результатов измерений осмотического давления законы термодинамики и молекулярио-кинетическую теорию газов, Вант-Гофф впервые установил, что между состоянием вещества в очень разбавленном растворе и газообразным состоянием имеется полное качественное и количественное сходство (опыт 18). Другими словами, осмотическое давление сильно разбавленных растворов подчиняется законам идеальных газов. [c.38]

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]

Согласно одному из выводов молекулярно-кинетической теории газов скорость эффузии в вакуум связана с давлением газа р внутри эффузионпой камеры соотношением [c.51]

Давление насыщенного пара индивидуальных жидкостей. Одним из важнейших свойств жидкости является давление ее насыщенного пара, характеризующее способность Ж(Идкости к испарению. Тепловое движение молекул ведет к отрыву. их от поверхности жидкости и переходу в газовую фазу. Однако такой отрыв может произойти, если кинетическая энергия молекулы будет больше энергии взаимной связи с молекулами жидкости. Часть молекул, оторвааш ихся от поверхности жидкости, впоследствии снова он-денсируется, другая же часть остается в газообразной фазе. Таким образом, на поверхности жидкости всегда происходит одновременно два процесса испарение й конденсация. Если эти процессы осуществляют в замкнутом пространстве, то скорости иопарекия и конденсации выравниваются, и между жидкой и газообразной фазами наступает состояние динамического равновесия. Давление, которое молекулы пара, находящегося в равяовесии с жидкой фазой, оказывают на стенки сосуда и на поверхность жидкости, называется давлением насыщенного пара (для краткости давление пара жидкости). Давление пара является функцией кинетической энергии молекул и числа их в единице объема (т. е. плотности) и выражается основной формулой кинетической теории газов [c.155]

Для определения скорости молекул газа используют выводы кинетической теории газов, основы которой были заложены в XVIII в. работами М. В. Ломоносова и Д. Бернулли. Согласно этой теории давление р, которое оказывает газ на стенку сосуда, зависит от силы ударов его частиц. В свою очередь, сила удара зависит от кинетической энергии Е КИН поступательного дви-жения частиц, заключенных в данном объеме V газа и ударяющих в эту стенку [c.80]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология