Свойства газов — страница 15

  • Просмотров 10249
  • Скачиваний 547
  • Размер файла 70
    Кб

найдем: Итак, абсолютная температура газа пропорциональна средней кинетической энергии молекул газа. Так как средняя кине­тическая энергия молекул пропорциональна квадрату сред­ней скорости молекул, то наше сопоставление приводит к выводу, что абсолютная температура газа пропорцио­нальна квадрату средней скорости молекул газа и что ско­рость молекул растет пропорционально корню квадратному из абсолютной температуры.

Средние скорости молекул некоторых газов Газ Масса моле­кулы, г Средняя скорость, м/сек Водород 0,33*10-23 1760 Кислород 5,3*10-23 425 Азот 4,6*10-23 450 Углекислый газ 7,3*10-23 360 Пары воды 3,0*10-23 570 Как видно, средние скорости молекул весьма значи­тельны. При комнатной температуре они обычно достигают сотен метров в секунду. В газе средняя скорость движения молекул примерно в полтора раза больше, чем скорость звука в этом же газе. На первый взгляд

этот результат кажется очень стран­ным. Кажется, что молекулы не могут двигаться с такими большими скоростями: ведь диффузия даже в газах, а тем более в жидкостях, идет сравнительно очень медленно, во всяком случае гораздо медленнее, чем распространяется звук. Дело, однако, в том, что, двигаясь, молекулы очень часто сталкиваются друг с другом и при этом меняют на­правление своего движения. Вследствие этого они двигаются то в одну,

то в другую сторону, в основном толкутся на од­ном месте. В результате, несмотря на большую скорость движения в промежутках между столкновениями, несмотря на то, что молекулы нигде не задерживаются, они продвигаются в каком-либо определенном направлении до­вольно медленно. Таблица показывает также, что различие в скоростях разных молекул связано с различием их масс. Это обстоя­тельство подтверждается рядом наблюдений.

Например, водород проникает сквозь узкие отверстия (поры) с большей скоростью, чем кислород или азот. Можно обнаружить это на таком опыте. Стеклянная воронка закрыта пористым сосудом или за­клеена, бумагой и опущена концом в воду. Если воронку накрыть стаканом, под который впустить водород (или светильный газ), то увидим, что уровень воды в конце воронки понизится и из нее начнут выходить пузырьки. Как это объяснить? Сквозь узкие

поры в сосуде или в бумаге могут прохо­дить и молекулы воздуха (изнутри воронки под стакан), и молекулы водорода (из-под стакана в воронку). Но быстрота этих процессов различна. Раз­личие в размерах молекул не играет при этом существенной роли, ибо различие это невели­ко, особенно по сравнению с раз­мерами пор: молекула водорода имеет «длину» около 2,3*10-8 см, а молекула кислоро­да или азота—около 3*10-8 см, поперечник же отверстий,