Учебное пособие по физике. Часть II. Молекулярно-кинетическая теория, страница 14

Масса одной молекулы                              mо=µ/NA

µ- масса одного киломоля вещества

Число молекул в единице массы             n=NA

Число молекул в данной массе                 n=NAm/µ

Число молекул в единице объёма             no=ρNA/µ

    ρ-плотность                                              no=2,69*1025м-3     


Давление газа как результат совокупности ударов большого числа молекул о стенки сосудов

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно к поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением.

Р=F/S,

( давление равно силе деленной на площадь). 1 Паскаль – давление которое производит сила в 1 Н на 1м2   .  1Па=1Н/м.

Из трёх состояний, в которых может находиться вещество, наиболее простым для изучения является газообразное. Поэтому мы начнём изучать свойства вещества со свойств газов.

В 1см3 при нормальном давлении и комнатной температуре находится примерно 1020 молекул, которые непрерывно движутся с неодинаковыми скоростями. При этом каждая молекула ежесекундно испытывает примерно миллион столкновений. Допустим, газ закачен в сосуд. Совершая хаотическое движение, молекулы время от времени сталкиваются со стенками сосуда. При каждом столкновении молекула действует на стенку с очень малой силой и отражается от стенки. Число молекул в газе очень велико, поэтому удары о стенку происходят практически непрерывно. Очень малые силы ударов складываются в конечную, практически в постоянную силу давления F на стенку. Так как стенка сосуда сама состоит из молекул, то отражение молекул от стенок происходит по самым разнообразным направлениям, и после ударов о стенку их движение остаётся хаотичным. Таким образом, давление – есть результат совокупности ударов большого числа молекул о стенки сосудов.

Как мы сказали, давление в системе Си измеряется в Паскалях

1Па=1Н/м.

На практике используют и другие единицы измерения давления.

Техническая атмосфера (давление, создаваемое силой в 1кгс) (1кгс=9,8Н) на площадь.

1ат=9,81×104Па.

Миллиметр ртутного столба (давление, производимое столбом ртути в 1мм на горизонтальную плоскость).

Р=ρqh    1мм.рт.ст.=133 Па

Физическая атмосфера (давление, производимое столбом ртути высотой 760мм на горизонтальную поверхность)

1атм.=1,013×105Па

Баром называется давление равное 105Па.

1бар= 105Па

(Историческая справка: Паскаль Блез (1623-1662гг) – французский учёный. Он открыл и исследовал ряд важнейших свойств жидкостей и газов, интересными и убедительными опытами подтвердил существование атмосферного давления, открытого итальянским учёным Торричелли).

Прибор для измерения давления называется манометром.

Большие давления газа измеряются металлическим манометром. Основная часть такого манометра – согнутая в дугу металлическая трубка, один конец которой закрыт. Другой конец посредством крана, сообщающегося с сосудом, которым измеряется давление. При увеличении давления трубка разгибается, и движение закрытого конца трубки при помощи рычага и зубчатки передаётся стрелке движущейся около шкалы прибора. При уменьшении давления трубка, благодаря упругости возвращается на место, а стрелка в положение ноль. Закрытый жидкостный манометр: если соединить его открытый конец с сосудом, в котором давление газа мало, то уровень жидкости в закрытом колене понизится. Давление в сосуде можно найти по разности уровней в закрытом и открытом коленах манометра.

Число столкновений и средняя длина свободного пробега

При комнатных условиях каждая молекула газа за секунду сталкивается с другими в среднем 109 раз. Столкновение молекул надо понимать условно, так как молекулы никогда не сближаются до полного соприкосновения вследствие возникновения больших сил отталкивания между ними. Расстояние, на которое сближаются молекулы, зависит от взаимного направления поступательного движения и от величины кинетической энергии их поступательного движения, то есть от температуры.