5.3.Задания для самоконтроля знаний.

1. _{В чем различие поперечной и продольной волны?}

2. _{Чему равно волновое число и скорость волны, если ее длина 20 м, а частота 2Гц.}

3. Определить смещение частиц среды в ее в волновом движении в момент времени равное периоду от начла колебания, если длина волны 20м, а частота 2 Гц, амплитуда 1м.

Глава 6.Молекулярное движение

Лекция 8

6.1 Размеры и масса молекул

Вещество в молекулярной физике рассчитывается каксовокупность гигантского количества атомов и молекул.

Молекулы движутся хаотически в разных направления. Диаметр молекул d ~ 10^-10 м и масса m ~ 10^-27 ÷ 10^-25 кг.

Количество молекул в веществе измеряется в молях. Количество молекул в 1 моле любого вещества = 6,02·10²³ 1/моль и называется числом Авогадро. Объем одного моля V=22,4·10^-3 м³.

Масса молекул в одном моле однородного вещества называется молярной массой µ [кг/моль]. Масса одной молекулы

(6.1)

М

Рис 6.2

олярную массу любого вещества можно определить сnoмощью таблицы элементов Менделеева. На рис. 6.2 приведена ячейка из данной таблицы для элемента Не. В левом верхнем углу обозначен порядковый номер элемента в, а в нижнем углу показана относительная молярная масса элемента Не (). Молярная масса в кг/кмоль μ = μ₀^отн (μ_Не= 4 кг/кмоль).

Молярная масса молекулы, равна сумме молярных масс атомов входящих в ее химическую формулу. Например, молярная масса воды: кг/кмоль. Масса молекулы воды

6.2. Движение и столкновение молекул газа

Вгазе молекулы перемещаются, испытывая соударения друг с другом. При каждом соударении скорость молекулы изменяется по величине и по направлению. Путь, проходимый молекулой, представляет ломанную линию (рис 6.2). Средняя длина пути (средняя длина свободного пробегаλ) проходимого молекулой без соударений

где l_1,2 ..., l_{n-1, n} — длина пробега молекулы между последовательными столкновениями; z —число которых z.

Среднее время пробега

, (6.2)

Рис 6.3

где– средняя скорость молекулы.

При столкновении, центры молекул находятся на минимальном расстоянии друг от друга равном диаметру d молекулы (рис. 6.3). Эффективное сечение столкновения σ = π, что соответствует площади окружности с радиусом равным диаметру молекулы. С учетом движения молекул σ = πd². Длина пробега обратно пропорциональна сечению σ и числу молекул в единице объема (концентрация молекул – n)

. (6.3)

Концентрация молекул в одном моле определяется из отношения числа Авагадро N_A и объема V_A =22,4·10^-3 м³/моль.

При диаметре молекулы d=3·10^-10 м средняя длина свободного пробега равна

.

6.3 Давление и температура.

Вещество может находиться объеме, при температуре Т и давление Р. Эти три величины, характеризующие состояние вещества, называются параметрами состояния.

Давление P — это скалярная величина, характеризующая распределение силы по поверхности, на которую она действует, и численно равная силе, действующей по нормали единичной площади. (рис.6.4)

(6.4)

где α – угол между направлением силы и нормалью к площади S.

Давление в системе СИ измеряется в паскалях (Па); 1Па = 1H/м².

Рис.6.4.

Внесистемные единицы измерения давления:

физическая атмосфера 1 кгс/см² = 9,8·10⁴ Н/м²=0,98·10⁵ Н/м²,

техническая атмосфера 1,013·10⁵ Н/м², 1 мм рт. ст. = 133 Н/м²,

1 бар = 10⁵ Н/м².

Температуру измеряют по шкале Цельсия, где за ноль принята температура таяния льда а по шкале Кельвина - температура при которой скорость молекул υ=0 (рис 6.5).

Температура в градусах Цельсия (ºС) и Кельвина (ºК) связана соотношением Т ºК= t ºC+273.

Шкала Цельсия

Шкала Кельвина

Рис 6.5