ПӘнінің ОҚУ-Әдістемелік кешені 5В011000 «Физика» мамандығы үшін
жүктеу/скачать 1,8 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Барометрлік формула. Больцман үлестірілуі
- Больцман үлестірілуі
- еркін жүру жолының ұзындығы
Штерн тәжірибесіМолекулалардың жылдамдықтарын анықтауға байланысты қойылған бірінші экспериментті 1920 жылы Штерн жүргізді. 
  (10.8)
 
10.5-сурет Барометрлік формула. Больцман үлестірілуі Кез – келген газдың молекулалары Жердің тартылыс потенциалдық өрісінде орналасады. Бір жағынан тартылыс, екінші жағынан молекулалардың жылулық қозғалысы, биіктік бойынша газ қысымы азайып отыратындай газдың белгілі бір стационарлық күйіне алып келеді.  делік, яғни олар биіктіктен тәуелсіз болсын. Олай болса, егер биіктікте атмосфералық қысым - ға тең десек, онда  биіктікте ол  - ға тең.
10.6-сурет  ,мұнда- биіктіктегі газдың тығыздығы.
Сондықтан, Егер ,
Интегралдағаннан кейін Немесе Кез-келген биіктікте Қысымның биіктікке қатысты азаю заңын көрсететін осы теңдеу барометрлік формула деп аталады. (Берілген биіктіктегі қысымды өлшей отырып Жер бетінен алғандағы осы биіктікті анықтау үшін қолданылынады).  екенін ескере отырып, былай жазуға болады:
 , немесе  (10.11)
Бұл жерде Егер де газ қандай-да бір басқа күш өрісінде орналасатын болса, оның молекулалары белгілі бір потенциалдық энергияны иемденеді. Онда берілген энергияны иеленген бөлшектердің саны мына өрнектің көмегімен анықталады: Бұл өрнек Больцман үлестірілуі деп аталады. Тәжірибелік және теориялық зерттеулерге сәйкес молекулалардың өзара әсерлесу күштері молекулалардың ара қашықтығының - ші дәрежесіне кері пропорционал: ~  мұнда тартылу күштері үшін  , ал тебілу күштері үшін  . Сонымен, бұл күштер молекулалардың ара қашықтығы артқан сайын өте жылдам кеміп 10.7-сурет отырады, әсіресе тебілу күштерінің кему жылдамдығы өте үлкен.
Өздерінің бейберекет (хаосты) қозғалысы кезінде молекулалар бір- бірімен үздіксіз соқтығысып отырады. Молекула траекториясы броун бөлшегінің траекториясына ұқсас және сынық сызық болып табылады. Екі кезек соқтығысудың арасындағы молекуланың жүрген жолын оның еркін жүру жолының ұзындығы деп атайды.
Еркін жүру жолының ұзындығы үнемі өзгеріп отырады. Бірак молекулалар саны орасан зор және олар бейберекет қозғалыста болғандықтан молекулаланың еркін жүру жолының  (10.13)
-і анықтау үшін молекуланы диаметрі шарик деп алып, ал басқа молекулалар қозғалмайды деп есептейік. 
10.9-сурет Сонда 1с уақыттағы молекулалар соқтығысуларының орташа саны сынық цилиндрдің көлеміндегі молекулалар санына тең. Сынық цилиндрдің көлемін биіктігі және табанының ауданы  . (10.14)
Егер басқа молекулалардың қозғалысын ескерсек, онда дәлме-дәл теориялық есептеулер бойынша:  Сонда еркін жүру жолының орташа
ұзындығы мынаған тең:  . (10.15)
Еркін жүру жолының ұзындығы қысымға кері пропорционал, себебі:  . (10.16)
яғни, қысым төмендеген сайын артады. Кейбір қысымда еркін жүру жолының ұзындығы газ орналасқан ыдыстың өлшеміне тең боладыда, одан ары өспейді. Осы кездегі газдың күйін вакуум деп атайды. Ыдыстың өлшемімен еркін жүру жолының ұзындығының ара қатысына байланысты вакуумның мына түрлерін ажыратады: 1) орта вакуум 3) аса жоғары вакуум Қазіргі кезде алынатын ең жоғары вакуум жүктеу/скачать 1,8 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
, онда 
. (10.9)
(10.10)
- тартылыс күшінің өрісіндегі молекулалардың потенциалдық энергиясы. 
(10.12)
орташа ұзындығы туралы айтады. 
- ны анықтау үшін молекуланың 1с уақыт ішіндегі жүріп өткен барлық жолының сол уақыттағы молекуланың ұшыраған соқтығысуларының орташа санына бөлу керек:
түзетілген цилиндрдің көлеміне тең деп алуға болады.
2) жоғары вакуум >
>>
мм. сын. бағ.