Молекулярная физика. Афанасьев А.Д - 79 стр.

          движения частиц и называется эффективным сечением молекулы. Тогда
                                                                         kT
          выражение (3) может быть представлено в форме λ =                   . Откуда
                                                                        σ 2 P
                                                kT
                                         σ=          .                                   (4)
                                               λ 2 P
                При нормальных условиях n~1025, средняя длина свободного пробега
          молекул воздуха равна 10 –6м, в то время как диаметр молекул N2 и O2
          имеет порядок приблизительно 10-10 м. Рассматриваются только парные
          столкновения. Случаи, когда в реальных газах сближаются и начинают
          взаимодействовать три и больше молекулы, маловероятны и по этой причине
          не принимаются во внимание. Хотя эффективное сечение σ представлено
          здесь в геометрическом смысле, оно несколько уменьшается с повышением
          температуры. Объяснение этому было дано Сезерлендом [2]: σ= σ0(1+С/T),
          где С – постоянная, называемая постоянной Сезерленда, имеет размерность
          температуры. Он использовал модель твердых шаров, но учел силы
          притяжения, с которыми молекулы действуют друг на друга в промежутках
          между столкновениями. С ростом температуры молекула несколько меньше
          времени находится в поле влияния другой молекулы и пролетает мимо нее
          без «захвата», что и приводит к увеличению длины свободного пробега
          молекул. Поэтому эффективное сечение у одних и тех же частиц для
          различных процессов может быть различным.
                При очень низких плотностях газа (когда состояние газа можно
          рассматривать как вакуум) понятие средней длины свободного пробега
          теряет смысл, поскольку молекулы чаще сталкиваются со стенками сосуда,
          чем между собою. Например, в кубическом сосуде с ребром 20 см,
          наполненном воздухом под давлением 133.10-7 Па, длина свободного пробега
          молекул приблизительно 700 м. Это означает, что происходит значительно
          больше столкновений молекул со стенками сосуда, чем между собой.
                                         Заметим, что число молекул в сосуде при
                                   X     этом составляет 1012.. Последнее замечание
                 P1                      важно при описании явлений переноса в
                                         вакууме, но в данной работе они
                                         рассматриваться не будут.
                                               Одним из способов определения
                                         длины свободного пробега и эффективного
                 P2                      диаметра    молекул     газа       является
                                         определение этих характеристик            с
             Рис. 4. Механизм            использованием     явления     внутреннего
             возникновения вязкости      трения. Представим себе, что газ протекает

                                                     79
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com