Основен друг

Газово състояние на материята

Съдържание:

Газово състояние на материята
Газово състояние на материята

Видео: 7 класс. Молекулярное строение твердых тел, жидкостей и газов. 2024, Може

Видео: 7 класс. Молекулярное строение твердых тел, жидкостей и газов. 2024, Може
Anonim

изливане

Помислете описаната по-горе система при изчисляването на налягането на газа, но с площта A в стената на контейнера, заменена с малък отвор. Броят на молекулите, които излизат през дупката във времето t, е равен на (1/2) (N / V) v z (At). В този случай сблъсъците между молекулите са значителни и резултатът важи само за малки дупки в много тънки стени (в сравнение със средния свободен път), така че молекула, която се приближава близо до дупката, да премине, без да се сблъска с друга молекула и се отклонява. Връзката между v z и средната скорост v̄ е доста проста: v z = (1/2) v̄.

Ако се сравнят скоростите за два различни газове, изхвърлящи се през една и съща дупка, започвайки с една и съща плътност на газ всеки път, се установява, че много повече лек газ изтича от тежкия газ и повече газ изтича при висока температура, отколкото при ниска температура, при други равни. По-специално,

Последната стъпка следва от енергийната формула, (1/2) mv 2 = (3/2) kT, където (v 2) 1/2 се приближава до v, въпреки че v 2 и (v̄) 2 всъщност се различават по числов фактор близо до единство (а именно 3π / 8). Този резултат е открит експериментално през 1846 г. от Греъм за случая на постоянна температура и е известен като закон на излив на Греъм. Може да се използва за измерване на молекулни тегла, за измерване на налягането на парата на материал с ниско налягане на парата или за изчисляване на скоростта на изпаряване на молекулите от течна или твърда повърхност.

Термична транспирация

Да предположим, че два контейнера с един и същ газ, но при различни температури, са свързани чрез малка дупка и газът се довежда до стабилно състояние. Ако дупката е достатъчно малка и плътността на газа е достатъчно ниска, че се получава само излив, равновесното налягане ще бъде по-голямо от страна на високата температура. Но ако първоначалните налягания и от двете страни са равни, газът ще потече от страната на ниската температура към страната с висока температура, за да предизвика високотемпературното налягане. Последната ситуация се нарича термична транспирация, а стационарният резултат се нарича разлика в термомолекулното налягане. Тези резултати следват просто от формулата за изливане, ако законът за идеалния газ се използва за замяна на N / V с p / T;

Когато се постигне стабилно състояние, скоростите на изтичане са равни и по този начин

Това явление е изследвано за пръв път експериментално от Осборн Рейнолдс през 1879 г. в Манчестър, инж. Грешки могат да възникнат, ако налягането на газ се измерва в съд при много ниска или много висока температура, като се свърже чрез фина тръба с манометър при стайна температура. Може да се получи непрекъсната циркулация на газ чрез свързване на двата контейнера с друга тръба, чийто диаметър е голям в сравнение със средния свободен път. Разликата в налягането задвижва газ през тази тръба чрез вискозен поток. Топлинният двигател, основан на този циркулационен поток, за съжаление има ниска ефективност.