Барометрическая формула. Распределение Больцмана презентация

Содержание

3.4. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Пусть в поле силы тяжести находится газ, температура которого во всех точках пространства одинакова. Найдём распределение молекул газа по координатам. Для этого выделим объём в

Слайд 1Молекулярная физика.
Лектор:
Парахин А.С., к. ф.-м. наук, доцент.


Слайд 23.4. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
Пусть в поле силы тяжести находится

газ, температура которого во всех точках пространства одинакова. Найдём распределение молекул газа по координатам. Для этого выделим объём в виде цилиндра, образующие которого вертикальны.

Слайд 3Схема расчёта.


Слайд 4Баланс сил.
 


Слайд 5Пользуемся уравнением Менделеева-Клапейрона.
 


Слайд 6Заменим производную.
 


Слайд 7Решение диф. уравнения.
 


Слайд 8Отыскание константы.
 


Слайд 9Барометрическая формула.
 


Слайд 10Формула для концентрации.
 


Слайд 11Распределение Больцмана.
 


Слайд 12Распределение Больцмана в общем случае.
 


Слайд 13С использованием распределения Максвелла.
 


Слайд 14Элемент концентрации молекул в потенциальном поле.
 


Слайд 15Распределение Максвелла-Больцмана.
 


Слайд 16Использование распределения Максвелла-Больцмана.
 


Слайд 17Отыскание количества молекул.
 


Слайд 184. Физическая кинетика.
4.1. Длина свободного пробега молекул, число столкновений молекул в

единицу времени.
Определение. Физической кинетикой называется часть физики, изучающая связь макроскопических термодинамических явлений с микроскопическим движением молекул.

Слайд 19Кажущееся противоречие.
Скорости движения молекул велики. Это обстоятельство на заре создания молекулярно

кинетической теории было существенным возражением против этой теории. При таких огромных скоростях молекулы должны были бы почти мгновенно долетать от одной стенки сосуда да другой. В то же время запахи распространяются довольно медленно.

Слайд 20Объяснение Клаузиуса.
Это противоречие впервые объяснил Клаузиус. Он предположил, что молекулы не

точечные тела, а имеют конечные размеры. В результате этого от стенки до стенки сосуда они летят не свободно, а сталкиваются с другими молекулами. Это приводит к тому, что траектория движения не прямая, а ломаная линия. И, значит, совершив перемещение от одной стенки сосуда до другой, молекула на самом деле проходит намного больший путь, чем расстояние между стенками.

Слайд 21Проверка объяснения Клаузиуса.
Progr D: Progr E: Progr F: Progr G: Progr

H:

Слайд 22Трек молекулы.
 


Слайд 23Столкновение молекул.


Слайд 24След молекулы.


Слайд 25Число молекул, попавших в цилиндр-трек молекулы.
 


Слайд 26Усреднённое число столкновений.
 


Слайд 27Средняя скорость относительного движения молекул.
 


Слайд 28Относительная скорость.


Слайд 29Относительная скорость
 


Слайд 30Число столкновений молекулы в единицу времени.
 


Слайд 31Температурная зависимость числа столкновений.
 


Слайд 32Время свободного пробега молекул.
 


Слайд 33Длина свободного пробега молекул.
 


Слайд 344.2. Явление переноса в газах.
 


Слайд 35Поток и плотность потока.
 


Слайд 36Градиент величины.
 


Слайд 37Схема расчёта.
 


Слайд 38Схема расчёта.


Слайд 40Перенос вверх.
 


Слайд 41Перенос вниз.
 


Слайд 42Общий поток.
 


Слайд 43Общий поток с учётом градиента.
 


Слайд 45Плотность потока в общем случае.
 


Слайд 46Формулы явлений переноса.
 


Слайд 47Зависимость от концентрации.
Однако, это справедливо только до тех пор, пока справедлива

формула длины свободного пробега. При низких давлениях, когда дина свободного пробега молекул становится примерно равной размерам сосуда, она перестаёт зависеть от концентрации молекул. В этом случае для описания явлений переноса нужно пользоваться исходными формулами, в которых длину свободного пробега считать постоянной и равной размерам сосуда. Тогда коэффициенты переноса будут пропорциональны концентрации и с уменьшением концентрации пропорционально будут уменьшаться.

Слайд 484.3. Примеры конкретных явлений переноса.
 


Слайд 49Физические причины внутреннего трения
При переходе из одного слоя газа в другой

молекулы переносят с собой и свой импульс, что приводит к замедлению или к ускорению данного слоя. В результате возникает сила внутреннего трения, стремящаяся замедлить быстрые слои и ускорить медленные.

Слайд 50Переход молекул из слоя в слой.


Слайд 52Сила вязкого трения.
 


Слайд 53Коэффициент вязкого трения.
 


Слайд 54Зависимость вязкого трения от концентрации.
Откуда вновь следует независимость коэффициента вязкости от

концентрации молекул, пока длина свободного пробега меньше размеров сосуда.

Слайд 55Малая концентрация.
 


Слайд 56График зависимости коэффициента вязкости от концентрации.


Слайд 57Температурная зависимость вязкости
 


Слайд 58Согласие с экспериментом.
Как видно из этого выражения, коэффициент вязкости прямо пропорционален

корню квадратному из температуры. Эксперимент показывает, что на самом деле рост несколько быстрее. Это, по-видимому, связано с температурной зависимостью длины свободного пробега.

Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика