Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Газ молекулаларының қозғалыс жылдамдығын өлшеу . Штерннің тәжірибесі
| 2.2.1. Броундық қозғалыс.
Молекулалардың хаостық қозғалысының салдарының бірі газда немесе сұйықта қалықтап жүрген қатты бөлшектердің броундық қозғалысы болып табылады. Микроскопта ғана көрінетіндей кішкентай тозаңды алайық. Ол хаостық қозғалыстағы газ молекулаларының арасында болсын делік. Мұндай тозаң молекулалармен салыстырғанда шыбын-шіркейдің ортасындағы дәудей болып көрінеді, ал қозғалыстағы молекулалар оған келіп барлық жақтарынан сансыз көп соқтығыстар жасайды. Міне осы соққылар тозаңның бетіне қысым туғызады. Ықтималдықтар теориясы негізінде біз тозаң молекуламен салыстырғанда неғұрлым үлкенірек болса, қайсы-бір уақыт мезетінде тозаңға келіп соқтығысатын молекулалардың әсер күштерінің қорытқысы солғұрлым нөлге жуығырақ болады дейміз. Бірақ молекулалардың қозғалысының хаостығының арқасында тең әсерлі күш модулі жағынан да, бағыты жағынан де өне бойы өзгеріп отырады, кейбір мезеттерде оның мәні тозаңды орнынан жылжытуға жеткілікті болуы мүмкін. Тең әсерлінің мұндай флуктуациялары (орташа мәннен ауытқулары) молекулалардың қозғалысы тәрізді берекетсіз түрде жүретіндіктен, тозаңның кеңістікте орын ауыстырулары да соған ұқсас хаостық түрде өтеді. Микроскопта тозаңның (ұсақ бөлшектің) қозғалысын бақылаулар осы айтылғанды дәлелдейді (2.2-сурет). Тозаңдардың хаостық түрде қозғалып жүрген молекулалардың әсерінен туатын қозғалысы броундық қозғалыс деп аталады. Бұл қозғалыс молекулалар қозғалысының баяулатылған түрдегі суреттемесін беретін секілді. Бақылаулар көрсеткендей, температура артқан кезде броундық қозғалыстың интенсивтігі артады да, ал температура төмендегенде – түседі. Бұл қозғалысты тұңғыш рет 1827 жылы ағылшын ғалымы Р.Броун бақылады, бірақ ол оның себебін түсіндіре алған жоқ. Броундық қозғалыс сұйықтар мен газдардағы молекулалардың бей-берекет қозғалысының болатындығын қолға ұстатқандай көрсетеді, ол – молекулалық-кинетикалық теорияның ең маңызды дәлелдемелерінің бірі болып табылады. Газ молекулаларының қозғалыс жылдамдығын өлшеу. Штерннің тәжірибесі.Диффузия құбылысы мен броундық қозғалыс газ молекулаларының хаостық қозғалысы жайлы жақсы дәлелдеме береді. Енді осы молекулалардың қозғалыс жылдамдығын өлшеу мәселесіне де тоқтала кетейік. Ол үшін 1920 жылы орындалған О. Штерннің тәжірибесіне тоқталамыз. Оның мәнісі мынада. О осін айнала қозғала алатын стол үстінде оған перпендикуляр қалыпта А және В цилиндрлік беттер бекітіледі (2.3-сурет). В бет тұтас, ал А бетте О оске параллель жіңішке саңылау бар. О остің бойында электр тізбегіне қосылатын күміс жалатылған платинадан жасалған сым вертикаль орналасқан. Одан тоқ өткен кезде ол қызып, оның бетінен күміс булана бастайды. Күмістің молекулалары жан-жаққа қарай ұшып шығып, А цилиндрлік беттің іш жағында қонып қалады. Күміс молекулаларының тек жіңішке шоғы ғана осы саңлау арқылы өтіп, В беттің М облысында орнығады. М жолақтың ені А беттегі саңлаудың ені арқылы анықталады. Күміс молекулалары ауаның молекулаларымен соқтығысып, шашырап кетпес үшін, қондырғының үсті жабық және оның ішіндегі ауа сорылып алынады. А беттегі саңылау неғұрлым тар болса, солғұрлым молекулалар жылдамдығын дәлірек анықтауға болады. Молекулалардың v жылдамдығы былайша анықталады. Егер қондырғыны О осіне қатысты тұрақты бұрыштық жылдамдықпен қозғалысқа келтіретін болсақ, онда молекуланың саңылаудан В бетке дейін ұшіп өтетін t уақыты ішінде, oл бұрылып үлгеріп, жолақ М облыстан К облысқа жылжиды. Демек, молекуланың r радиус бойымен қозғалысы мен М нүктенің l=КМ қашықтыққа ығысу уақыты бірдей болады. Mолекула бірқалыпты қозғалатын болғандықтан t=(r–rA)/v, (2.5) мұндағы v – іздеп отырған жылдамдық, rA – А цилиндрлік беттің радиусы. В беттің нүктелерінің сызықтық жылдамдығы r болатындықтан, t уақытты былайша да анықтауға болады: t=l/ r. (2.6) Сонымен, (r–rA)/v=l/r. (2.7) Тәжірибе кезінде , r және rA шамалар тұрақты және алдын ала анықталатындықтан, l шамасын өлшеп, молекуланың v жылдамдығын табуға болады. Штерннің тәжірибесінде ол 500 м/с шамалас болып шықты. жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|