КНІГІ ОНЛАЙН
Пошук сярод кніг, што прайшлі індэксацыю гуглам. Некаторыя кнігі гугл не знаходзіць
М = mlv\ (1.2) Vm = Vlv. (1.3) Падзслім пачлснна формулу (1.2) на (1.3) і атрымасм раўнаннс для ўдзсльнага аб’ёму газу: = Yul = Z = 1 У М т Р ' дзс р — шчыльнасць газу. Маса асобнай малскулы mQ любога рэчыва вызначасцца са стасунку m/N, дзс т — маса рэчыва, N — колькасць малскул. Паколькі т = vM, a N = vN^ , to M mo = 57 КГ. 6,02 • 1023 Броўнаўскі pyx. Важнсйшым эксперымснтальным пацвярджэннем справядлівасці малскулярна-кінетычнай тэорыі рэчыва служыць броўнаўскі рух. Гэту з’яву адкрыў у 1827 г. шатландскі батанік Р. Броўн. Ён назіраў у мікраскоп за часцінкамі пылку раслін, якія былі ўраўнаважаны ў вадкасці. Р. Броўн заўважыў, што гэтыя часцінкі хаатычна рухаюцца і апісваюць звілістыя траскторыі, хоць вада, што іх акружала, зусім нсрухомая. Гэтыя часцінкі то хістаюцца, то верцяцца, то псрамяшчаюцца з мссца на мссца накшталт пылінак у сонсчным прамяні незалсжна адна ад другой. Гэты рух нс аслаблясцца з часам і захоўвасцца всльмі доўга. Ён нс залсжыць ад канвектыўных з’яў, патокаў у вадкасці, якія ўзнікаюць у выніку нераўнамернага награвання і іншых прычын, і назіраецца ў любой вадкасці, у любым газе, дзс ёсць пабочныя часцінкі. Інтэнсіўнасць броўнаўскага руху нарастас з павслічэннем тэмпсратуры асяроддзя, са змяншэннем яго вязкасці і памсраў часцінак. Пры гэтым хімічныя ўласцівасці асяроддзя нс ўплываюць на гэту з’яву. У свсцс панаваўшых у псршай паловс XIX ст. фізічных поглядаў броўнаўскі рух нс быў вытлумачаны. Толькі А. Эйнштэйн (1879—1955) у 1905 г. і нсзалсжна ад яго польскі фізік М. Смалухоўскі (1872—1917) у 1906 г. далі навуковас тлумачэннс гэтай з’явы. Сутнасць броўнаўскага руху заключасцца ў тым, што малскулы вадкасці ці газу, якія хаатычна рухаюцца, сутыкаюцца з узважанымі цвёрдымі часцінкамі і пры гэтым нс ўраўнаважваюцца. Часцінкі рухаюцца ў напрамку раўнадзсйнай усіх сіл. На рыс. 1.2 паказаны броўнаўскі рух часцінак. Рыс. 1.2. Узаемадзеянне малекул. Як вядома, рэчыва можа знаходзіцца ў цвёрдым, вадкім ці газападобным стане. Даследуем на мікраскапічным узроўні, чым гэтыя станы адрозніваюцца. Псрш за ўсё разглсдзім сілы, якія ўзасмадзсйнічаюць паміж малскуламі (атамамі). Гэта сілы прыцягнсння і сілы адштурхоўвання. Характар і велічыня сілы ўзасмадзсяння малскул залсжаць ад адлегласці паміж імі. На рыс. 1.3 паказана змянсннс сіл узаемадзсяння F дзвюх ізаляваных малскул (атамаў) у залежнасці ад адлегласці г паміж імі. На всртыкальнай восі адкладзены значэнні сіл узаемадзеяння F, а на гарызантальнай — адлсгласць паміж малскуламі (атамамі) г. Такі характар залсжнасці F ад г можна растлумачыць, калі дапусціць, што паміж малскуламі (атамамі) адначасова існуюць сілы адштурхоўвання Fa,( , якія хутка талічнай рашотцы. У вадкасці памяншаюцца з адлсгласцю, і сілы прыцягнсння Гцр , якія таксама аслабляюцца з павелічэннсм адлсгласці, алс болып павольна. На адлсгласці г = г0 гэтыя сілы роўныя, г. зн. рэзультатыўная роўная нулю (^рЭз= = 0). Пры r < г о пераважаюць сілы адштурхоўвання Рал , пры г > г0 — сілы прыцягнсння ^цр . Такім чынам, малскулы (атамы) размяшчаюцца на нскаторай мінімальнай адлегласці адна ад другой. У цвёрдым цслс сілы прыцягнсння дастаткова вялікія, і атамы (малскулы) утрымліваюцца ў больш або мснш фіксаваным становішчы, звычайна ў выглядзс структуры, вядомай як крышталічная рашотка. Атамы (малскулы) цвёрдага цсла хістаюцца каля свайго амаль фіксаванага становішча ў крышатамы (малскулы) рухаюцца хутчэй. Гэтыя часцінкі хістаюцца адносна імгнсннага становішча, якос мянясцца з часам. Адлсгласць паміж малскуламі (атамамі) мянясцца, яна то большая за г0 , то мсншая. У выніку сілы ўзасмадзсяння таксама мяняюцца, робяцца то сіламі прыцягнсння Flip (пры г > г0 ), то сіламі адштурхоўвання Рал (пры г < г0 ). Такім чынам, сярэднія сілы ўзасмадзсяння паміж малскуламі (атамамі) вадкасці блізкія да нуля. Яны слабсйшыя за сілы ўзасмадзсяння часцінак цвёрдага цсла. Таму ў вадкасці гэтыя часцінкі дастаткова свабодныя і могуць рухацца адна вакол другой, як паказана на рыс. 1.1, в. У газах сілы ўзасмадзсяння малскул (атамаў) всльмі слабыя, а іх хуткасці даволі вялікія. Яны ў прамсжках паміж сутыкнсннямі рухаюцца прамалінсйна (гл. рыс. 1.1, а) і запаўняюць аб’ём любой пасудзіны. Сярэднія хуткасці малскул у газс настолькі вялікія, што, калі малекулы (атамы) сутыкаюцца, сіла прыцягнсння паміж імі аказвасцца нсдастаткова вялікай для таго, каб утрымаць іх разам. Яны разлятаюцца ў розныя бакі адносна моманту сутыкнсння. Дыфузія. У асновс гэтай з’явы ляжыць псрамсшваннс газаў або вадкасцсй. Яе лёгка зразумсць на падставе малскулярна-кінстычнай тэорыі як псрамяшчэннс асобных часцінак, якія пранікаюць скрозь свабодныя прамсжкі паміж іншымі часцінкамі. З’ява дыфузіі прыводзіць да важнай высновы, што малскулы (атамы) знаходзяцца ў бсспсрапынным руху. Дыфузія паскарасцца з павышэннсм тэмпсратуры. Такім чынам, тэмпература цела нспасрэдна звязана з малекулярнакінстычнай энсргіяй малскул (атамаў). Дыфузія адбывасцца таксама ў цвёрдых цслах. Калі ўзяць два розныя мсталы, напрыклад свінсц і золата, і моцна сціснуць іх пашліфаванымі павсрхнямі, то праз дастаткова вялікі прамежак часу выявіцца, што атамы аднаго мсталу праніклі паміж атамамі другога мсталу. Існуюць і іншыя з’явы, якія пацвярджаюць малскулярна-кінстычную тэорыю. Так, напрыклад, блакітны колср неба абумоўлсны наяўнасцю малскул у атмасфсрным паветры. Сонсчнас святло, трапляючы ў зямную атмасфсру, сустракас на сваім ціляху малскулы і рассейвасцца. Калі б атмасфернас павстра нс складалася з малскул, а з’яўлялася суцэльным цслам, то «нсба» мы нс бачылі б. Сонсчныя прамяні праходзілі б праз атмасфсру бсз расссйвання. Усюды, куды нс траплялі б сонсчныя прамяні, была б поўная цсмра, і нсба здавалася б чорным. Блакітны колср нсба тлумачыцца расссйваннсм святла на неаднароднасцях атмасфсры, якія абумоўлсны флюктуацыямі шчыльнасці малскул павстра. Малскулярна-кінстычная тэорыя атрымала яшчэ болый бясспрачныя доказы свайго існавання пасля адкрыцця радыеактыўных з’яў. Як вядома, пры радыеактыўным распадзс рэчыва атамныя ядры выкідваюць часцінкі. Напрыклад, пры а-распадзс з ядра атама вылятаюць іанізаваныя атамы гслію з хуткасцю каля 1000 км/с. Пры дапамозс спсцыяльных прылад можна выявіць гэтыя атамы, убачыць траскторыю іх палёту, падлічыць колькасць часцінак, а таксама вызначыць хуткасць кожнай часцінкі і яс энсргію. 1.4. Тэрмадынамічныя параметры. Раўнанне стану У асновс тэрмадынамічнага метаду ляжыць паняццс тэрмадынамічнай сістэмы. Сістэмай называсцца сукупнасць цсл, якія пэўным чынам уваходзяць у сістэму і могуць падвяргацца якому-нсбудзь уплыву. Сістэма можа складацца з аднаго цсла. Пад цслам у тэрмадынаміцы будзсм разумсць нскаторую частку прасторы, якая запоўнсна рэчывам. Стан цсла вызначасцца сукупнасцю ўсіх фізічных вслічынь, якія характарызуюць гэта цсла (шчыльнасць, ціск, аб’ём, тэмпсратура, цсплаёмістасць, удзсльнас супраціўленнс і г. д.). Пры гэтым два станы цсла будуць аднолькавыя, калі для іх будуць аднолькавыя ўсс вслічыні. Калі ўсе вслічыні, г. зн. усс характэрныя адзнакі цсла, ва ўсіх частках аднолькавыя, то цсла называсцца аднародным, у адваротным выпадку цсла называсцца нсаднародным. Розныя цслы, нават адно і тос ж цсла ў розны час, могуць быць нсаднароднымі па розных парамстрах. Так, напрыклад, газ, які раптоўна пашырасцца, нсаднародны па сваёй шчыльнасці і г. д. У залсжнасці ад вонкавых і ўнутраных умоў усс фізічныя вслічыні кожнай сістэмы звязаны паміж сабой. Таму можна вызначыць стан сістэмы з дапамогай абмежаванай колькасці фізічных велічынь (тэрмадынамічныя парамстры стану). Для простых сістэм важнейшымі парамстрамі з’яўляюцца: р — ціск; V — аб’см рэчыва; Т — тэмпсратура. Па.між гэтымі парамстрамі існуе для дадзенай масы рэчыва пэўная залсжнасць, якая называецца раўнаннсм стану. У агульным выглядзс раўнаннс стану для простых сістэм можа быць запісана наступным чынам: / (р, V, Т) = 0. (1.4) Калі для цвёрдых і вадкіх цсл пры сучасным станс навукі немагчыма тэарэтычна ўстанавіць гэту сувязь, то для ідэальных газаў яна лёгка знаходзіцца. Калі вядома раўнаннс (1.4), то можна вывучыць уласцівасці рэчыва ў розных агрэгатных станах. Акрамя парамстраў р, V, Т, сістэма можа апісвацца і іншымі ўласцівасцямі (элсктрычнымі, магнітнымі, павсрхнсвымі, пругкімі і г.д.). 1.5. Міжнародная практычная тэмпературная шкала Тэмпсратура з’яўлясцца адной з асноўных вслічынь міжнароднай сістэмы адзінак (СІ). У гэтай сістэмс тэмпсратура Т вымярасцца ў ксльвінах (К). Разам з тым тэмпсратура вымярасцца ў градусах Цэльсія (°C). Паводлс вызначэння, паміж шкалой Цэльсія і шкалой Ксльвіна існуе сувязь: Т(К) = / (°C) + 273,15 °C. Рознасць тэмпсратур у градусах Цэльсія (°C) і ў ксльвінах (К) аднолькавая. Таму рознасць тэмпсратур [ДТ ] = К = °C. Міжнародная практычная тэмпсратурная шкала прынята ў 1968 г. Міжнародным камітэтам мсраў і вагаў. Яна выбрана таму, што тэмпсратура, якая вымсрана па гэтай шкалс, блізкая да тэрмадынамічнай тэмпсратуры, і рознасць паміж імі застасцца ў мсжах сучаснай дакладнасці вымярэнняў. Міжнародная практычная тэмпсратурная шкала заснавана на ўзнаўляльных тэмпсратурах (псршасныя пастаянныя пункты), што прысвосны пэўнай колькасці ўзнаўляльных станаў раўнавагі (вызначальных пастаянных пунктаў). Для градуіроўкі тэмпсратурных шкал выкарыстоўваюць рзпсрныя пункты, устаноўлсныя міжнародным пагаднсннсм. У табл. 1.1 прывсдзсны станы раўнавагі і адпавсдныя ім значэнні тэмпсратуры пры нармальным ціску рн = 101,325 кПа. Таблйца 1.1 Рэчыва Рэперны пункт t,°C 7', К Кісларод Пупкт кіпення — 182,97 90,18 Вада ІІункт зацвярдзсння 0,00 273,15 Вада Пункт кіпсння 100,0 373,15 Ссра Пункт кіпсння 444,60 717,75 Ссрабро Пункт плаўлення 960,80 1233,95 Золата Пункт плаўлсння 1063,00 1336,15 Нулявы пункт на шкале Ксльвіна адпавядас найніжэйшай тэарэтычна магчымай тэмпературы (абсалютны нуль тэмпсратуры). Нулявы пункт шкалы Цэльсія адпавядас пункту зацвярдзсння вады. Больш нізкія тэмпсратуры па гэтай шкалс — адмоўныя. Адзін ксльвін роўны аднаму градусу Цэльсія. Такім чынам, шкалы Ксльвіна і Пэльсія проста зрушаны адна адносна другой.