КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ
Спасибо нашим инвесторам из казино онлайн
КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ (от греч. kinesis—движение), основана на представлении о веществе как совокупности молекул, связанных молекулярными силами и находящихся в непрерывном движении. Наиболее простым случаем является случай газа, который согласно К. т. в первом приближении представляют себе состоящим из совершенно свободных, не связанных внутренними силами точечных молекул, хаотически носящихся с большой скоростью во всех возможных направлениях и пристолкновениях взаимодействующих по законам удара упругих тел. Из этих простых предпосылок без труда могут быть получены все основные свойства газов. Наиболее характерной особенностью газа является его способность беспредельно расширяться: газы практически мгновенно занимают любой объем, к-рый им предоставляется. Отсюда вытекает дальнейшее свойство газов—давление, к-рое они оказывают на стенки заключающих их сосудов. Сточки зрения К. т. это давление есть результат той «бомбардировки», к-рой подвергаются стенки сосуда со стороны непрерывно налетающих молекул газа. Из этого представления прямо вытекает основной закон газового состояния—закон Бойля-Мариотта. Действительно, уменьшая объем газа вдвое или втрое, мы заставляем летающие молекулы соответственно вдвое или втрое чаще ударяться о стенки сосуда, а следовательно давление должно возрасти вдвое или втрое. Этим качественным рассуждениям легко можно придать количественную форму и получить основную формулу К. т. газов. Подсчитаем для этого величину давления р, обусловленного ударами молекул. Ясно, что это давление должно быть пропорционально количеству ударов, испытываемых 1 см2 стенки, и интенсивности толчка, сообщаемого каждым ударом. Количество ударов очевидно в свою очередь пропорционально числу молекул в 1 ель3 газа (N) и скорости этих молекул (v). Интенсивность же толчка, сообщаемого каждой молекулой, или импульс, как известно из механики, пропорциональна количеству движения молекулы, т. е. произведению ее массы на скорость— mv. Итак мы видим, что давление р пропорционально 2iv. mv=Nmv2. В этой формуле нехватает только постоянного числового множителя, к-рый, как показывает простое вычисление, равен 1/3. Итак, p = 1/3Nmv2. (1) При помощи этой простой формулы прежде всего можно определить скорость газовых молекул. Действительно N (число молекул в 1 см3) х m (масса молекулы)=плотности газа д; отсюда р =1/3ev2- Т. о. для вычисления скоростей молекул необходимо знание лишь плотностей. Такие вычисления дают напр. след. значения v. Кислород Азот Водород Углекислота 425 492 1.844 392 м/сек. Эти величины много превосходят скорость ветра при самых грозных ураганах и приближаются к скорости снарядов из орудий. Если эта молекулярная бомбардировка и не производит разрушающего действия, то только потому, что удары направлены совершенно хаотически во все стороны и в среднем друг друга уравновешивают. Пусть газ занимает объем У; по основной формуле давление, оказываемое этим газом, будет р = 1{sqvs; но q = плотность = м объем ; если число молекул в объеме V будет N1, а масса каждой— т, то М=Шт, а е= mm „ = -у – . Подставляя это значение для плотностей в основную формулу, получим Vs-v^-f2, или 1 р • V - \ Wmv* – 2/3№ • («^) • С другой стороны основной закон газового состояния—закон Бойля-Мариотта-Гей-Люссака (см. Газы) гласит: pV— ВТ, где Т — абсолютная t°. Сравнивая это выражение с только-что полученной формулой, находим: рУ-у3№(^)=ВТ. (2) Но ^- есть кинетическая энергия отдельной молекулы, а В —-постоянная величина. Т. о. из формулы (2) следует, что кинетическая энергия молекул пропорциональна абсолютной t° газа. Мы видим, что К. т. придает понятию tD совершенно конкретный & s»8 физ. смысл: это есть не что иное, как энергия движения молекул газа; не существует «горячих» и «холодных» молекул, есть только молекулы, движущиеся с большей или меньшей скоростью. До сих пор предполагалось, что все молекулы движутся с одной и той же скоростью, которая обозначена буквой v. Простые соображения показывают, что это неверно. В самом деле, если бы даже в нек-рый момент все молекулы имели одинаковую по величине скорость, то уже в следующий момент вследствие столкновений, происходящих под самыми разнообразными углами, молекулы приобрели бы различную скорость. Выше мы видели, что скорость для молекул азота— главной составной части воздуха—при 0° равна приблизительно 500 ж/сек. Если бы такая молекула полетела вертикально вверх, то она бы могла по