3. Распределение Больцмана.
Поскольку давление
Р
прямопропорционально концентрации n,
то для зависимости концентрации газовых
молекул от высоты получается аналогичная
формула.
(11.8)
n - концентрация
на высоте h;
– концентрация на высоте
![]()
– молярная масса
молекулы;
- универ. газовая постоянная
…(11.9)
где
– представляет собой потенциальную
энергию на высоте h
……….(11.10)
Изменение
концентрации молекул с высотой зависит
от соотношения между энергией теплового
движения
и потенциальной энергией молекул на
данной высоте 
Больцман показал, что соотношение (12.10) остается справедливым в самом общем случае при наличии любых внешних сил, а не только в поле тяжести. Поэтому (12.9) и (12.10) носит название распределение Больцмана.
4. Основное уравнение мкт.
Основным уравнением кинетической теории газов принято называть уравнение устанавливающее связь между давлением газа, его объемом и энергией. Сила давления газа на стенку сосуда складывается из взаимодействий многочисленных молекул всё время ударяющихся об эту стенку и отскакивающих обратно.
Основное уравнение
выводится для идеального газа. Идеальный
газ подчиняется уравнению Менделеева
- Клапейрона
.
Это справедливо, если межмолекулярные
расстояния таковы, что потенциальной
энергией взаимодействия между молекулами
можно пренебречь. Чем меньше эта энергия
взаимодействия между молекулами, тем
лучше удовлетворяет газ уравнению
Менделеева-Клапейрона, тем ближе он по
своим свойствам к идеальному. Полная
энергия идеального газа сводится,
следовательно, к сумме кинетической
энергии всех его молекул.
Выделим на
поверхности сосуда малую площадку
,
чтобы можно было считать ее практически
плоской. Пусть все молекулы движутся с
одинаковой скоростью
,
лишь
молекул в среднем движутся по направлению
к стенке и о площадку
за некоторый промежуток времени
будет ударяться
молекул
.
При упругом ударе каждая молекула будет
отскакивать от стенки со скоростью
.
При этом импульс
каждой молекулы будет при ударе меняется
от начального значения
.
По закону сохранения импульса, стенка
сосуда получит импульс, равен по величине,
и обратный по знаку изменению импульса
молекулы.
приобретенный стенкой импульс равен
.
Полное изменение
количества движения молекул ударяющихся
о площадку
за время
: -
![]()
Средняя сила, с
которой действуют ударяющиеся молекулы
на площадку
;
.
где
–
это сила, действующая на единицу площади,
то есть давления газа на стенку. По
третьему закону Ньютона действие равно
противодействию
,
то есть сила, с которой стенка действует
на газ будет
импульс этой силы за промежуток времени
составит
.
По второму закону Ньютона
,
следовательно,
.
Изменение импульса молекул, ударившихся
о стенку, должно быть равно импульсу
силы, действующей на эти молекулы.
![]()
Выводя эту формулу,
мы положили, что скорости молекул
одинаковы, но, если учесть, что скорости
молекул могут быть разными, то вместо
скорости
нужно брать среднеквадратическую
скорость
.![]()
характеризующую всю совокупность молекул газа. Тогда
…(11.11)
– основное
уравнение
МКВ или
уравнение
Клаузиуса.
