Количество молекул газа, ударяющихся

Работа расширения идеального газа. С молекулярно-кинетической точки зрения работа, которую производит газ при расширении, осуществляется за счет того, что молекулы газа, ударяясь об удаляющийся от них поршень, передают ему часть своей кинетической энергии. При сжатии газа, наоборот, молекулы получают некоторое количество кинетической энергии от движущегося им навстречу поршня. Таким образом, [c.21]

Количество ударов молекул газа или пара на единицу поверхности в единицу времени [c.458]

Если несколько кристаллов иода поместить в колбу, которую затем закрыть и оставить стоять при комнатной температуре, то вскоре станет заметно, что газ в колбе приобрел фиолетовую окраску, свидетельствующую об испарении некоторого количества иода. Через определен ное время интенсивность окраски газа перестает усиливаться и остается постоянной. Такое состояние достигается, когда концентрация молекул газа становится настолько большой, что скорость, с которой молекулы газа ударяются о поверхность кристалла и остаются на ней, точно равна скорости, с которой молекулы покидают поверхность кристалла. Соответствующее давление газа называется давлением насыщенного пара данного кристалла. [c.44]

При соприкосновении газа с жидкостью некоторое количество молеку. газа в каждый данный момент в результате удара о поверхность жидкости проникает в ее толщу (абсорбируется), т. е. молекулы газа растворяются в жидкости. Одновременно часть молекул газа, уже растворенных в жидкости, выделяется из нее в газовую фазу—происходит десорбция газа. При достаточно длительном соприкосновении между газом и жидкостью устанавливается динамическое равновесие, при котором число молекул, переходящих в жидкую фазу, равно количеству молекул газа, переходящих из жилкой фазы в газовую. [c.114]

Представим себе в газовой среде две параллельные пластины, имеющие различные температуры Т и Гг, причем Т >Т2 (рис. 3-8). Расстояние между пластинами обозначим через й. Тепло от нагретой пластины передается к холодной следующим образом. Молекулы газа, ударившись при своем тепловом движении о нагретую пластину, отлетают от нее с большей кинетической энергией, чем до удара. Двигаясь в обратном направлении, эти молекулы передают избыток кинетической энергии холодной пластине путем столкновения с другими молекулами или непосредственно в зависимости от соотношения между к й. Очевидно, что чем выше давление газа, тем больше переносчиков тепла (молекул) направится от нагретой пластины в сторону холодной обратно, понижение давления повлечет за собой уменьшение количества переносчиков тепла. Однако в зависимости от того, находится ли газ [c.41]

Если бы замуровыванию подвергались только те молекулы газа, которые самостоятельно сталкиваются с поверхностью, то процесс протекал бы чрезвычайно медленно, так как в условиях высокого вакуума, где только и происходит этот процесс, число столкновений молекул со стенкой очень мало. Действительно, молекула газа, ударившаяся о слой твердого конденсата (льда), может оторваться от него раньше, чем на это место попадет достаточное количество молекул водяного пара, которые могли бы помешать ей отойти от поверхности. Единственно возможное объяснение этого интересного явления состоит в том, что еще в объеме аппарата (после выхода из сопла) молекулы газа и пара интенсивно объединяются в ассоциированные группы или комплексы, которые движутся к поверхности конденсации водяного пара. [c.107]

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]

Грубо говоря, в течение 1 с адсорбционный слой миллион раз распадается и заменяется новым. Так как повышение давления газа увеличивает число ударов молекул газа о поверхность и этим благоприятствует адсорбции, а повышение температуры, увеличивающей интенсивность теплового движения, ее уменьшает, количество адсорбированного вещества Г зависит от температуры и давления (т. е. от концентрации) адсорбирующегося газа. Эта зависимость достаточно сложна, и поэтому обычно исследуют или зависимость адсорбции от температуры при постоянном давлении (изобара адсорбции), или зависимость ее от давления при постоянной температуре (изотерма адсорбции). [c.57]

Кинетическая теория дает простое объяснение закону Бойля. Молекула при ударе о стенку сосуда, в котором находится газ, отражается от стенки, передавая ей импульс (количество движения) таким образом, удары молекул газа о стенку создают давление газа, которое уравновешивается внешним давлением, оказываемым на газ. Если [c.637]

Перейдем теперь к изложению молекулярнокинетической теории. Начнем с рассмотрения отдельной молекулы газа, заключенного в сосуд кубической формы с длиной ребра / и площадью стенки Л (рис. 9.1). Если молекула с массой т движется со средней скоростью v, она обладает механическим импульсом (количеством движения) mv. При ударе о стенку сосуда молекула теряет скорость в направлении стенки и действует на нее с силой mv, возникающей в результате изменения импульса. Однако это столкновение является (согласно рассматриваемой теории) идеально упругим, и поэтому молекула не останавливается, прилипнув к стенке, а отражается от нее, приобретая такую же скорость, как и до столкновения, но уже в противоположном направлении. Учитывая, что импульс представляет собой век- [c.148]

Первое теоретическое уравнение, описывающее связь между количеством адсорбированного газа и его равновесным давлением при постоянной температуре, предложено Ленгмюром. При этом предполагалось, что адсорбция ограничена образованием моно-молекулярного слоя и радиус действия поверхностных сил очень мал, а потому адсорбироваться могут только те молекулы, которые ударяются о чистую поверхность. Молекулы, ударяющиеся об уже адсорбированные молекулы, упруго отражаются и возвращаются [c.242]

Нагреем сосуд с находящимся в нем газом. Скорость движения молекул газа ири этом возрастет и он будет стремиться расшириться. Если газ находится в замкнутом сосуде, то стремление к расширению проявится в виде увеличения количества ударов молекул о стенки сосуда вследствие увеличения их скорости, а следовательно, повышения давления газа. [c.82]

В макрокапиллярах наличие градиента температуры вызывает еще один вид перемещения массы газа или паров — так называемое тепловое скольжение. Соударяющиеся со стенкой капилляра молекулы передают ей некоторое количество движения, которое можно представить в виде нормальной и тангенциальной составляющих. Молекулы, которые ударяются [c.47]

Давление, производимое газом на стенки сосуда, обусловливается ударами молекул этого газа о стенки. Если взять некоторый объем газа и сжать его вдвое, то то же самое количество молекул будет занимать вдвое меньший объем. Число ударов молекул на единицу поверхности стенок сосуда соответственно вдвое возрастет, отчего давление, производимое этим газом, вдвое увеличится (закон Бойля-Мариотта). [c.32]

Перемена полярности при неизменной разности потенциала коренным образом меняет картину ионизации. В сильном поле около положительно заряженной центральной проволоки электроны редко испытывают неупругие столкновения с молекулами газа и поэтому с большой энергией ударяются о проволоку. С другой стороны, положительные ионы приходят на цилиндр с небольшими скоростями и выбивают меньшее количество вторичных электронов. Таким образом, для получения одного [c.203]

А/се/с и давлении 10 мм, рт. ст. о подлол ку ударяется примерно равное количество молекул газа и испаряемого материала. [c.80]

Утверждение, что молекулярная вязкость не зависит от размеров, означает следующее Если две поверхности, движущиеся одна относительно другой, разделены газом, давление которого настолько мало, что средняя длина свободного пути больше расстояния между нимп, то обмен количеством движения не зависит от расстояния между ними. Например, вязкостный манометр Ленгмюра для измерения давлений представляет собой кварцевую нить, которую заставляют колебаться в газе. В области молекулярной вязкости быстрота демпфирования колебаний пропорциональна давлению и не зависит от расстояния между колеблющейся нитью и стенками. Зависимость молекулярной вязкости от формы поверхности означает, что, например, форма нити в манометре Ленгмюра влияет на быстроту демпфирования. Объяснение этого явления аналогично объяснению молекулярной теплопроводности. Молекула газа, ударяясь о поверхность под углом, передает ей только некоторую часть Р своей тангенциальной скорости. Если 7 = О, то молекула отражается с неизменной тангенциальной скоростью, и мы имеем случай зеркального отражения. Если 7 = 1, то молекула теряет целиком свою начальную тангенциальную скорость, может покидать поверхность в любом произвольном направлении, и мы имеем случай полного диффузного отражения. Если / >-1, то молекула покидает поверхность по направлению, близкому к тому, по которому она пришла, что легко представить при пилообразной поверхности и при почти скользящем падении молекул на эту поверхность. Для обычных поверхностей и газов величина Р почти всегда очень близка к 1. Таким образом, в обычных условиях следует считать, что имеет место полное диффузное отражение молекул. В случае вязкостного манометра, действие которого резко зависит от условий передачи количества движения, такое предположение неправомочно. Как и при передаче тепла, грубая шероховатая поверхность более эффективна, чем гладкая. [c.20]

Проблема сорбции газов и паров поверхностью твердого тела имеет важнейшее значение для вакуумной техники, с одной стороны, из-за необходимости удаления газов и паров, находящихся на поверхности стенок вакуумных аппаратов, с другой стороны, вследствие применения этого явления для откачки газов. Термин сорбция объединяет понятие адсорбция — поглощение газа или пара поверхностью тела с образованием пленки толщиной порядка нескольких молекул — и абсорбция или окклюзия — проникновение газа в глубь твердого тела. Во многих случаях эти два процесса существуют совместно. Способность твердых веществ к поглощению газов и паров различна для разных веществ. Наибольшая способность к поглощению проявляется у пористых тел, так как они имеют большую удельную поверхность. Под удельной поверхностью понимают величину поверхности единицы массы адсорбента. При повышении температуры тела абсорбция возрастает, а адсорбция на поверхности этого тела понижается. Согласно теории Ленгмюра явление адсорбции поверхностью тела вызывается тем, что атомы адсорбента на поверхности являются химически ненасыщенными, вследствие чего они окружены интенсивным силовым полем. Молекулы газа, ударяясь о поверхность, конденсируются на ней, удерживаясь полем поверхностных атомов. Эти молекулы могут в последующем испаряться с поверхности. Время между конденсацией и испарением зависит от величины поверхностных сил и непосредственно определяет адсорбцию. В случае собственно адсорбции толщина слоя не превышает диаметра одной молекулы, ибо как только поверхность покрывается мономолекулярным слоем, поверхностные силы химически насыщаются. Данные о числе молекул газа на 1 см поверхности, на которой образовался мономолекул яр ный слой, и объеме, занимаемом этим количеством молекул при 20 С и 760 мм рт. ст., приведены в табл. 67 [46]. Эти данные получены расчетным путем при условии, что поверхность адсорбента абсолютно гладкая. [c.409]

Пусть, например, в закрытом резервуаре емкостью 1 находится кислород, который при данной температуре оказывает на стенки резервуара давление, paiBHoe, например, 1 ата. Поместим в этот же резервуар 1 азота. Тогда давление в сосуде увеличится, так как увеличилось количество молекул газа, находящихся в движении и своими ударами о стенки сосуда создающих дополнительно давление в нем. Увеличение давления произойдет как раз на величину того давления, которое оказывало бы добавленное количество азота на стенки резервуара, если бы азот о дин находился в ЭТ0М1 резервуаре. То давление отдельной составной части смеси газов или паров, которое эта составная часть имеет, занимая одна данный объем при данной температу >е, называется парциальным давлением или парциальной упругостью. Таким образом закон Дальтона можно выразить следующими словами давление смеси ра>вно сумм1е парциальных давлений паров или газов, входящих в эту с м ес ь. Пользуясь законом Дальтона, можно определить парциальные давления составных частей любой смеси газов или паров, зная состав смеои. [c.28]

Была также экспериментально установлена зависимость между количеством разреженного газа, проходящего через капилляр, и длиною последнего. Для объяснения этой зависимости Кнудсен предположил, что молекулы после удара о стенку рассеиваются во всех направлениях независимо от направления удара. В результате некоторые молекулы после удара о стенку будут двигаться в обратном направлении и не пройдут через капилляр. Чем длиннее капилляр, тем больше таких молекул, и поэтому количество газа, прошедшего через капилляр, уменьшается с увеличением его длины. Согласно гипотезе Кнудсена, число молекул, входящих в капилляр и движущихся после удара о стенку в обратном направлении, составляет определенную долю от общего числа молекул, зависящую только от числа столкновений молекул со стенкой. Приняв эту гипотезу Кнудсена, при теоретическом рассмотрении явления фильтрации разреженного газа через пористое тело Дерягин вывел следующую математическую зависимость -для количества газа, прошедшего через пористую систему [c.80]

Чтобы выяснить сущность теплоты, представим себе сосуд, разделенный на две части теплопроводящей перегородкой. В обеих частях сосуда имеется газ, молекулы которого находятся в неупорядоченном движении. В левой части температураГ , а в правой — температура Гг- При 7 1>7 2 молекулы газа левой части сосуда перемещаются с большой скоростью и непрерывно ударяются о перегородку. Теплота, выделяемая при ударах молекул о перегородку, передается молекулам в правой части сосуда, так как эти молекулы движутся медленнее и при ударах о перегородку выделяют меньше теплоты. В результате энергия молекул в левой части сосуда будет уменьшаться, в правой части — увеличиваться, а температуры Т н То будут стремиться к выравниванию. Форму передачи энергии от одной части системы к другой вследствие неупорядоченного (хаотического) движения молекул называют теплотой. Количеством теплоты называют меру переданной энергии от одной системы к другой в результате ударов молекул о границу их раздела. [c.19]

С помощью выражения (1У,52) легко рассчитать давление идеального газа. Сила, с которой идеальный газ действует на стенку сосуда, определяется исключительно упругими ударами молекул газа о стенку, и эту силу можно приравнять изменению количества движения частиц в единицу времени (сила х время = изменение количества движения). Молекула, имеющая составляющую скорости у (полагаем, что стенка перпендикулярна оси х), при упругом ударе о стенку меняет знак этой составляющей на обратный и отдает стенке количество движения 2тОх. Сила, де 1ствующая на единицу поверхности стенки (давление), равна изменению количества движения стенки в единицу времени, отнесенному к единице поверхности. Число ударов с заданным значением составлющей за единицу времени о единицу поверхности определяется формулой (IV.52), так что [c.99]

Современные промышленные предприятия, такие как металлургические, химические, цементные заводы, а также тепловые электростанции, являются источниками загризнения окружающей среды. Наравне с вредными газами эти предприятия выбрасывают в атмосферу большое количество пыли, взвешенной в дымовых газах, а также капель и брызг. Как те, так и другие могут быть сравнительно крупными (крупнодисперсные вещества с размерами частиц более 1 мкм) или мелкими (мелкодисперные вещества с размерам-и частиц менее 1 мкм). К последним относятся дымы и туманы. Взвеси таких мелких частиц в газах носят название аэрозолей. В аэрозолях частицы находятся во взвешенном состоянии, так как уже при малых скоростях их движения силы, создаваемые сопротивлением среды, уравновешивают силу тяжести частиц. При движении газового потока частицы двигаются вместе с ним. При высокой дисперсности частиц они оказываются чувствительными к ударам отдельных молекул газа (броуновское движение). [c.384]

Из этих примеров видно, что п имеет очень большие значения и выражается в достаточно внушительном количестве вещества, контактируемого с единицей поверхности. Так, например, для водорода в указанных условиях об 1 см поверхности в 1 сек ударяется примерно 2 моля, что в 10 раз больше, чем необходимо для ее мономолекулярного покрытия. При таких условиях загрязнение поверхности произойдет за миллиардные доли секунды. Следовательно, чтобы уменьшить скорость загрязнения поверхности, целесообразно снизить давление. Подсчеты показывают, что при комнатной температуре и давлении 1 мм рт. ст. около 4-10 молекул азота ударяются кал -дую секунду об 1 см поверхности. Если допустить, что коэффициент прилипания равен 0,25, т. е. каждая четвертая молекула азота адсорбируется [110], то поверхность будет покрыта слоем вещества за 1 мксек. При остаточном давлении 10- мм рт. ст. это время увеличится до 1 сек, а в ультравысо-ком вакууме это составит примерно 10 сек. Иначе говоря, между глубиной вакуума и временем загрязнения поверхности газами и парами существует антибатная зависимость чем глубже вакуум, тем больше времени необходимо для ее загрязнения. Однако было бы ошибкой думать, что любой эксперимент, выполненный на поверхности, подготовленной при остаточном давлении 10 мм рт. ст., следует считать неполноценным вследствие ее загрязнения. В этом случае действительное число молекул газа, способных адсорбироваться на поверхности, очень велико и составляет около молекул см [НО]- [c.164]

Если газ натекает через капиллярную трубку, длина которой достаточно велика по сравнению с диаметром, а последний много больше средней длины свободного пробега молекул газа, то скорость потока зависит от вязкости газа. При так называемом вязкостном натекании количество газа, протекающего через ионизационную камеру, зависит от вязкости газа и разности квадратов давления в резервуаре и ионизационной камере. Кундт и Варбург [П78] нашли, что при более низком давлении газа, когда средняя величина свободного пробега становится сравнимой с диаметром трубки, скорость потока начинает превышать скорость при вязкостном натекании. Это происходит благодаря отражению молекул при ударе о стенку и скольжению их по стенке трубки. Когда размеры трубки, через которую проходит газ, намного меньше средней длины свободного пробега молекул газа, то вязкость газа перестает играть роль в образовании потока, так как молекулы газа сталкиваются только со стенками, а не между собой. Поток в таких условиях известен под названием потока Кнудсепа [П42], или молекулярного потока, и представляет собой фактически процесс диффузии. Каждый компонент газовой смеси диффундирует независимо друг от друга согласно градиенту давления со скоростью, пропорциональной где М — молекулярный вес компонента. Таким образом, газ, выходящий из трубки или пористого натекателя, будет обогащен соединениями более низкого молекулярного веса. Образец в резервуаре будет обедняться этими соединениями, в результате чего состав газа, входящего в ионизационную камеру, со временем в значительной степени изменится, если не работают с резервуаром достаточного объема. Диффузия молекул используется для разделения смесей (включая изотопы) и лежит в основе метода определения молекулярных весов по скорости диффузии. В масс-спектрометрии часто применяется метод молекулярного натекания во всем диапазоне используемых давлений, так как при этих условиях число молекул любого компонента газа, анализируемого в ионизационной камере, прямо пропорционально разности парциальных давлений этого компонента в резервуаре и камере. При этом предполагается, что откачивание газа из ионизационной камеры насосами также происходит в режиме молекулярного потока. В обычных условиях, когда давление в ионизационной камере ничтожно по сравнению с давлением в резервуаре, число молекул любого компонента в ионизационной камере пропорционально его давлению в резервуаре. На основании экспериментальных данных и теоретических положений Кнудсен вывел уравнение для постоянного потока газа через капилляр диаметра d и длины L. Это уравнение применимо для любых давлений. Количество газа Q, определенное как d/dt pv), протекающее через трубку, описывается выражением вида [c.75]

Природа газов. Характерная особенность газа заключается в том, что его молекулы не удерживаются вместе, а свободно движутся в объеме, значительно превышающем рбъем самих молекул. Вандерваальсовы силы притяжения между молекулами проявляются всякий раз, когда две молекулы близко подходят одна к другой, однако обычно эти силы пренебрежимо малы, поскольку молекулы находятся на больших расстояниях. Данное количество газа не имеет ни определенного объема, ни определенной формы именно потому, что молекулы газа движутся свободно. Газ приобретает форму сосуда, который он занимает. Молекулы газа оказывают давление на стенки сосуда, поскольку они ударяются о них и отталкиваются от них. Если объем, занимаемый газом, уменьшается, то молекулы ударяются [c.39]

Кинетическая теория газов показывает, что температура определяется средней кинетической энергией поступательного двин ения, хотя кинетическая энергия отдельных частиц-молекул может и значительно отличаться от этой величины. Давление газа выражает суммарный эффект столкновений молекул со стенкой сосуда и является величиной, усредненной по большому числу ударов. Молекулы могут обладать при этом самыми различными количествами движения и ударяться о стенку под самыми различными углахги. Чтобы выбранная модель соответствовала реальному газу, общая энергия всех молекул идеального газа должна равняться фактической. Молекулы в газе движутся, но взаимодействие между ними отсутствует, поэтому энергия газа — это сумма кинетических энергий всех молекул [c.16]

Все газы и пары производят давление на окружающие их предметы. Это давление объясняется тем, что частицы (молекулы) газов и паров находятся в постоянном, непрерывном и беспорядочном движении. Встречая на своем пути какую-либо стенку, частицы о нее ударяются и отскакивают. Бесчисленное количество таких ударов о стенку и производит давление на нее. Размеры частиц газов и 11аров настолько малы, что увидеть их и наблюдать их движение невозможно не только простым газом, но и при сильном увеличении (в микроскоп). [c.22]