Молекулярная физика. Термодинамика. Кузнецов С.И. - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

20
Например, при плотности азота, равной 1,25 кг/м
3
, при t = 0 °С и
атм1
=
P
, скорости молекул азота м/с 500υ
2
=
N
. Для водорода:
м/с 2000υ
2
=
H
.
При этом интересно отметить, что скорость звука в газе близка к
скорости молекул в этом газе. Это объясняется тем, что звуковые волны
переносятся молекулами газа.
Проверка того факта, что атомы и молекулы идеальных газов в
термически равновесном пучке имеют различные скорости, была осу-
ществлена немецким физиком Отто Штерном (1888
− 1969) в 1920 г.
Схема его установки приведена на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1
Платиновая нить А, покрытая снаружи серебром, располагается
вдоль оси коаксиальных цилиндров S
1
, S
3
. Внутри цилиндров поддержи-
вается низкое давление порядка
43
1010
−−
−
Па. При пропускании тока
через платиновую нить она разогревается до температуры выше точки
плавления серебра (961,9
°С). Серебро испаряется, и его атомы через
узкие щели в цилиндре S
1
и диафрагме S
2
летят к охлаждаемой поверх-
ности цилиндра S
3
, на которой они осаждаются. Если цилиндры S
1
, S
3
и
диафрагма не вращаются, то пучок осаждается в виде узкой полоски D
на поверхности цилиндра S
3
. Если же вся система приводится во враще-
ние с угловой скоростью рад/с,)5040(π2ω
÷
≅
то изображение щели
смещается в точку
'D и становится расплывчатым.
Пусть l – расстояние между D и 'D, измеренное вдоль поверхности
цилиндра S
3
, оно равно ,υ
1
tl = где Rωυ
1
=
– линейная скорость точек
поверхности цилиндра S
3
, радиусом R; υ/
2
St
=
− время прохождения
атомами серебра расстояния
hDS
=
2
. Таким образом, имеем
,υ
/
ω
R
h
l
=
откуда lRh /ωυ
эксп
= – можно определить величину скорости теплового
движения атомов серебра. Температура нити в опытах Штерна равня-
лась 1200 °С, что соответствует среднеквадратичной скорости
м/с 584υ
кв
= . В эксперименте для этой величины получилось значение
от 560 до 640 м/с. Кроме того, изображение щели D′ всегда оказывалось

Страницы