Механика, молекулярная физика и термодинамика. Полицинский Е.В. - 123 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ (Механика, МКТ, термодинамика) Полицинский Е.В.
123
Наиболее ярким экспериментальным подтверждением представле-
ний молекулярно-кинетической теории о беспорядочном движении ато-
мов и молекул является броуновское движение. Это тепловое движе-
ние мельчайших микроскопических частиц, взвешенных в жидко-
сти или газе. Оно было открыто английским ботаником Р. Броуном
в 1827 г. Броуновские частицы движутся под влиянием беспорядочных
ударов молекул. Из-за хаотического теплового движения молекул эти
удары никогда не уравновешивают друг друга. В результате скорость
броуновской частицы беспорядочно меняется по модулю и направле-
нию, а ее траектория представляет собой сложную зигзагообразную
кривую (рис. 106).
Рис. 106. Траектория броуновской частицы
Теория броуновского движения была создана А. Эйнштейном
в 1905 г. Экспериментально теория Эйнштейна была подтверждена в
опытах французского физика Ж. Перрена
, проведенных в 1908–1911 гг.
Главный вывод теории А. Эйнштейна состоит в том, что квадрат
смещения <r
2
> броуновской частицы от начального положения, усред-
ненный по многим броуновским частицам, пропорционален времени
наблюдения t
<r
2
> = D·t (234).
Это соотношение выражает так называемый диффузионный закон.
Как следует из теории коэффициент пропорциональности D монотонно
возрастает с увеличением температуры.
Постоянное хаотичное движение молекул вещества проявляется
также в другом легко наблюдаемом явлении – диффузии. Диффузией
называется явление проникновения двух или нескольких соприка-
сающихся веществ друг в друга. Наиболее быстро процесс протекает
в газе, если он неоднороден по составу. Диффузия приводит к образова-
нию однородной смеси независимо от плотности компонентов. Так, ес-
ли в двух частях сосуда, разделенных перегородкой, находятся кисло-
род O
2
и водород H
2
, то после удаления перегородки начинается про-
цесс взаимопроникновения газов друг в друга, приводящий к образова-
нию взрывоопасной смеси – гремучего газа. Этот процесс идет и в том
случае, когда легкий газ (водород) находится в верхней половине сосу-
да, а более тяжелый (кислород) – в нижней.

Страницы