Общая физика. Молекулярная физика: Структурированный конспект лекций. Ч.1. Москвич О.И - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СФУ | Красноярск

Составители: 

Рубрика: 

47
Наряду с абсолютной температурной шкалой в физике и в повседневной жизни
применяются такие эмпирические шкалы, как:
• шкала Цельсия, tºC=T - 273,16;
• шкала Фаренгейта, tºF=9/5tºC+32;
•
шкала Реомюра, tºR=0,8tºC.
6.6
Термометры
6.8
Основное уравнение эффузии
О явлении эффузии и применении молекулярных пучков в научных исследованиях
упоминалось в главе5. Следует отметить, что молекулярные пучки имеют широкое
экспериментальное применение. С наибольшим успехом используются для следующих
целей:
1.
С помощью пучка можно изучать свойства молекул газа, находящегося в
состоянии термодинамического равновесия внутри сосуда (см. гл.5);
2.
Молекулярный пучок дает возможность изучать изолированные атомы и
молекулы, что позволяет определять их фундаментальные атомные и ядерные
свойства.
Плодотворность этого метода видна хотя бы из того, что подобные исследования
увенчались несколькими Нобелевскими премиями. Среди них отметим, например, опыты
Штерна и Герлаха, приведшие к открытию спина и связанного с ним магнитного
момента
электрона; опыты Раби и его сотрудников, давшие возможность выполнить точные
измерения магнитных моментов ядер; а также, опыты Куша и Лэмба, которым мы обязаны
современным пониманием квантовой теории электромагнитных взаимодействий [9].
Термометры
Газовые термометры (первичные):
служат для калибровки вторичных термометров.
Термометрическая величина – давление.
Жидкостные термометры:
ртутный, спиртовой и т.д.
Термометрическая величина –
объем.
Пирометры – приборы, с помощью
которых измеряется энергия
излучения нагретого тела, по
которой делается вывод о его
температуре.
Термометрическая величина –
интенсивность испускаемого
излучения.
Термометры сопротивления:
Термометрическая величина –
электрическое сопротивление.
Для измерения сверх низких
температур
используется
изменение магнитных свойств тела
при данной температуре.
Термометрическая величина –
магнитная восприимчивость
парамагнитной соли
χ
~
*
1
T
.
48
Явление эффузии описывается
основным уравнением, которое определяет скорость
эффузии через микроскопические и макроскопические параметры.
Скорость эффузии I –
это число частиц протекающих за время
t через отверстие сечением s
λ
, диаметр которого
d<<λ (см.гл.5):
tsvnI ⋅=
λ
0
4
1
(6.11).
Подставляя в уравнение (6.11) выражения для
v
(см. гл.5) и n
0
(см.6.2) получим:
tsp
Tm
KI ⋅⋅=
λ
1
(6.12)
*
где
K=const.
Уравнение эффузии (6.11), (6.12) применяется при рассмотрении явлений переноса в
вязких и ультраразряженных газах. Эта тема будет рассматриваться в главе 11.
*
Вывод основного уравнения эффузии включен в программу семинарских занятий.
ТЕМА 7
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ БОЛЬЦМАНА
В отсутствии внешних сил средняя концентрация молекул газа в состоянии
термодинамического равновесия всюду одинакова (см. гл.3). Если газ находится во
внешнем силовом поле, ситуация становится иной. Внешнее поле оказывает существенное
влияние на распределение концентрации молекул. Распределение Гиббса, в принципе,
способно описать распределение частиц в силовом поле. Важно, чтобы силовое поле
и
состояние термодинамического равновесия были совместимы. Если энергия
присутствующего поля зависит от
t и v, в этом случае равновесие существовать не может,
таким образом мы должны ограничиться рассмотрением потенциального поля, которое
зависит только от координат. Анализ показывает, что и потенциальные поля не все
совместимы с состоянием термодинамического равновесия. Существует только три
подходящих случая:
однородное гравитационное поле, поле центробежных сил,
электростатическое поле
.
Полная энергия частицы, находящейся во внешнем потенциальном поле:
),,(
2
2
zyx
mv
nnk
εεεε
+=+=
,
тогда распределение Гиббса:
kknn
ddAedP
kп
εερεερε
βεε
)()()(
)( +−
= )()(
kn
dPdP
εε
= (7.1).
Как видно, распределение «распадается» на два независимых распределения, в одном
из которых )(
v
kk
εε
= - распределение Максвелла (см.гл.5), в другом - ),,( zyx
nn
εε
= -
это соответствует распределению Больцмана, его общее выражение имеет вид:
n
zyx
Б
dAedP
n
ε
βε
),,(−
=
(7.2)
Во многих задачах удобнее использовать не вероятность (7.2), а связанную с ней
пространственную концентрацию частиц.

Страницы