измерение скоростей молекул газа

Попробуем получить нетривиальные результаты, используя уравнение Клайперона-Менделеева и основное уравнение МКТ.

Введем понятие средней кинетической энергии молекул:

Преобразуем основное уравнение МКТ с учетом этой формулы:

т.е. основное уравнение МКТ запишем так

Температура, как мера средней кинетической энергии молекул

Мы выяснили, что от температуры зависит величина средней кинетической энергии молекул. Поэтому говорят, что температура –это мера средней кинетической энергии молекул. Это утверждение мы доказали на примере для идеального газа, но оказывается оно справедливо и для других агрегатных состояний вещества.

Среднеквадратичная скорость движения молекул.

Вычислим среднеквадратичную скорость из средней кинетической энергии молекул, которую мы легко можем сосчитать:

Определение. Среднеквадратичная скорость молекул равна квадратному корню из среднего квадрата скорости молекул:

Опыты Штерна

1 — платиновая проволока с нанесённым на неё слоем серебра; 2 —щель, формирующая пучок атомов серебра; 3 — пластинка, на которой осаждаются атомы серебра; П и П1 — положения полосок осажденного серебра при неподвижном приборе и при вращении прибора.

Измерив смещение s наиболее тёмной части полосы от её положения, когда система покоилась, Штерн определил время полёта, через которое нашёл скорость движения молекул:

где s — смещение полосы, l — расстояние между цилиндрами, а u —скорость движения точек внешнего цилиндра.Найденная таким образом скорость движения атомов серебра совпала со скоростью, рассчитанной по законам молекулярно-кинетической теории, а тот факт, что получившаяся полоска была размытой, свидетельствовал в пользу того, что скорости атомов различны и распределены по некоторому закону — закону распределения Максвелла: атомы, двигавшиеся быстрее, смещались относительно полосы, полученной в состоянии покоя, на меньшие расстояния, чем те, которые двигались медленнее.