Измерение скоростей молекул газа. (Урок 48)

1.

Урок 48. Измерение скоростей молекул
газа.
2
m0 υ
3
3
kT
Е kT
2
2
2
3kT m0 υ
2
m0 υ
Е
2
3kT
υ
m0
2
3kT
υ
m0
2
средняя квадратичная скорость

2.

3kN aT
3kT
3kT
3 RT
υ
M
m0
M
M
Na
R kN A - универсальная газовая постоянная
k 1,38 10
23
Дж
постоянная Больцмана
К
1
N A 6,02 10
постоянная Авогадро
моль
23

3.

R kN A 1,38 10
23
Дж
1
23
6,02 10
К
моль
Дж
8,31
- универс. газ.пост.
моль К
3kT
3 RT
υ
m0
M
N 2 азот
Н 2 водород
м
υ 500
с
м
υ 1800
с
звук
м
υ 340
с

4.

Измерение скоростей молекул газа.
Опыт Отто Штерна,1920 г
Прибор Штерна состоял из двух
цилиндров разных радиусов,
закрепленных на одной оси. Воздух из
3
Е kT цилиндров был откачан до глубокого
2
вакуума. Вдоль оси натягивалась
2
m0 υ
платиновая нить, покрытая тонким
Е
слоем серебра. При пропускании по
2
нити электрического тока она
нагревалась до высокой температуры,
и серебро с ее поверхности
испарялось. В стенке внутреннего
цилиндра была сделана узкая
продольная щель, через которую
проникали движущиеся атомы
металла, осаждаясь на внутренней
поверхности внешнего цилиндра,
образуя хорошо наблюдаемую
полоску.

5.

Измерение скоростей молекул газа.
Опыт Штерна.
Цилиндры начинали вращать с постоянной
угловой скоростью. Теперь атомы,
прошедшие сквозь прорезь, оседали уже
не прямо напротив щели, а смещались на
некоторое расстояние, так как за время их
полета внешний цилиндр успевал
повернуться на некоторый угол. Зная
величины радиусов цилиндров, скорость
их вращения и величину смещения, легко
найти скорость движения атомов. Если бы
все атомы двигались с одинаковой
скоростью, то при вращении установки
полоска на стенке внешнего цилиндра
получалась бы точно такой же тонкой, как
и в случае, когда установка не вращалась.
Однако при вращении полоска,
образованная осевшими на стенку
цилиндра атомами, оказывалась
размытой. Значит скорости атомов были
разными.

6.

R2 R1
t
υ
φ ωt
R 2 R1
φ ω
υ
R 2 R1
φ R2 ω
R2
υ
ω R2 ( R 2 R1 )
υ