Досаева Б. Т., Койшыбаев Н., Жаугашева С. А
Газдағы молекулалардың бірлік уақыттағы соқтығысулар саны және еркін өту жолының ұзындығы
жүктеу/скачать 4.06 Mb.
|
| Газдағы молекулалардың бірлік уақыттағы соқтығысулар саны және еркін өту жолының ұзындығы. Хаостық қозғалыстар кезінде газ молекулаларының бір-бірімен орасан зор санды соқтығысулары болып жатады. Қалыпты жағдайларда газдың әрбір молекуласы басқа молекулалармен орташа есеппен 1 с ішінде 109 реттей соқтығысады екен. Молекулалардың соқтығысулары дегеніміз шартты түсінік, өйткені олар бір-біріне жанасқанға дейін ешуақытта да жақындамайды, себебі олардың арасында орасан үлкен тебілу күштері пайда болады. (2.1-сурет). Молекулалардың бір-бірімен жақындасу қашықтығы олардың қозғалыс жыладамдықтарының өзара бағдарларына және олардың ілгерілемелі қозғалысының кинетикалық энергиясына, яғни температураға тәуелді болады. Демек, тәжірибеден табылған молекулалардың диаметрлері температураға тәуелді болады және де оларды шамамен ғана сипаттайды. Сондықтан осылайша анықталған молекулалардың диаметрлерінің сан мәндері молекулалардың эффективтік диаметрлері деп аталады.
Молекуланың қатарлас екі соқтығысуының арасында жүріп өтетін жолы молекуланың еркін жүріп өту жолы деп аталады және әрпімен (грекше “ламбда”) белгіленеді. Молекуланың жеке соқтығысулар арасында жүріп өтетін жолдарының бір-бірінен соншалықты айырмашылығы болып шығуы мүмкін (2.5-сурет). Сондықтан орташа еркін өту жолының ұзындығы түсінігін пайдаланады: =(1+2+…+z)/ . (2.10) Егер деп газ молекуласының 1 с ішіндегі орташа соқтығысулар санын белгілесек, онда (2.10) формуланың алымындағы қосынды молекуланың бір секундтегі жолын беретін болады, яғни молекуланың орташа қозғалыс жылдамдығын береді. Сонда, . (2.10,а) Қалыпты жағдайларда ауаның молекулалары үшін шамамен 10-7 м немесе 0,1 мкм болады. Есептеулер көрсеткендей, осындай жағдайларда ауа алатын кеңістіктің 0,04-і молекулалардың өздерінің көлеміне келеді де, ал қалған 99,96-і молекулалардан бос кеңістікке келеді екен. Енді 1 с ішіндегі молекуланың соқтығысулар санын бағалап көрейік. Шартты түрде молекуланың 1 с ішінде өтетін жолын ұзындығы болатын түзу сызық түрінде өрнектейік (2.6-сурет). Қоршаған ортада бірлік көлемге n0 молекулалар келетін болсын. Сонда біздің молекула түзу бойымен қозғала отырып, центрлері, R радиусы молекуланың dэф эффективтік диаметріне тең болатын цилиндрдің ішінде жататын барлық молекулалармен соқтығысып шығады. Бұл цилиндрдің көлемі R2 =d2эф болатындықтан, ондағы молекулалар саны d2эф n0 болады. Молекулалардың осындай санымен 1 с ішінде соқтығысулар болып өтеді. Сонымен =d2эф n0. Дәлірек есептеулер мынаны береді: = d2эф n0. (2.11) шамасының табылған (2.11) мәнін (2.10,а)-ға қойып, мынаған келеміз: =( d2эф n0)-1. (2.12) жүктеу/скачать 4.06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|