Под средней длиной свободного пробега понимают среднее расстояние, которое проходит молекула между двумя последовательными соударениями. за секунду молекула в среднем проходит расстояние, численно равное ее средней скорости . если за это же время она испытает в среднем столкновений с другими молекулами, то ее средняя длина свободного пробега , очевидно, будет равна (3.1.1) предположим, что все молекулы, кроме рассматриваемой, неподвижны. молекулы будем считать шарами с диаметром d. столкновения будут происходить всякий раз, когда центр неподвижной молекулы окажется на расстоянии меньшем или равном d от прямой, вдоль которой двигается центр рассматриваемой молекулы. при столкновениях молекула изменяет направление своего движения и затем движется прямолинейно до следующего столкновения. поэтому центр движущейся молекулы ввиду столкновений движется по ломаной линии (рис. 1). рис. 1 молекула столкнется со всеми неподвижными молекулами, центры которых находятся в пределах ломаного цилиндра диаметром 2d. за секунду молекула проходит путь, равный . поэтому число происходящих за это время столкновений равно числу молекул, центры которых внутрь ломаного цилиндра, имеющего суммарную длину и радиус d. его объем примем равным объему соответствующего спрямленного цилиндра, т. е. равным если в единице объема газа находится n молекул, то число столкновений рассматриваемой молекулы за одну секунду будет равно (3.1.2) в действительности движутся все молекулы. поэтому число столкновений за одну секунду будет несколько большим полученной величины, так как вследствие движения окружающих молекул рассматриваемая молекула испытала бы некоторое число соударений даже в том случае, если бы она сама оставалась неподвижной. предположение о неподвижности всех молекул, с которыми сталкивается рассматриваемая молекула, будет снято, если в формулу (3.1.2) вместо средней скорости представить среднюю скорость относительного движения рассматриваемой молекулы. в самом деле, если налетающая молекула движется со средней относительной скоростью , то молекула, с которой она сталкивается, оказывается покоящейся, что и предполагалось при получении формулы (3.1.2). поэтому формулу (3.1.2) следует написать в виде: (3.1.3) предположим, что скорости молекул до столкновения были и тогда из треугольника скоростей имеем (рис. 2) (3.1.4) так как углы и скорости и , с которыми сталкиваются молекулы, очевидно, являются независимыми случайными величинами, то среднее рис. 2 от произведения этих величин равно произведению их средних. поэтому (3.1.5) с учетом последнего равенства формулу (3.1.4) можно переписать в виде: (3.1.6) так как cредняя квадратичная скорость пропорциональна средней скорости, (3.1.7) т. е. .поэтому соотношение (3.1.6) можно представить так: (3.1.8) с учетом последнего выражения формула для средней длины свободного пробега приобретает вид: (3.1.9) для идеального газа . поэтому (3.1.10) отсюда видно, что при изотермическом расширении (сжатии) средняя длина свободного пробега растет (убывает).как было отмечено во введении, эффективный диаметр молекул убывает с ростом температуры. поэтому при заданной концентрации молекул средняя длина свободного пробега увеличивается с ростом температуры. вычисление средней длины свободного пробега для азота (d = 3•10-10 м), находящегося при нормальных условиях (р = 1,01•105 па, т = 273,15 к) дает: , а для числа столкновений за одну секунду: . таким образом, средняя длина свободного пробега молекул при нормальных условиях составляет доли микрон, а число столкновений – несколько миллиардов в секунду. поэтому процессы выравнивания температур (теплопроводность), скоростей движения слоев газа (вязкое трение) и концентраций (диффузия) являются достаточно медленными, что подтверждается опытом.
21. Ядро атома состоит из положительно заряженных протонов и незаряженных нейтронов. 22. Изотоп - разновидность атомов данного химического элемента, отличающийся по массе (количеству нейтронов). 23. В изотопах количество электронов не меняется. 24. Протий (заряд +1, масса 1), дейтерий (заряд +1, масса 2), тритий (заряд +1, масса +3). 25. Силы, удерживающие нуклоны в ядре и значительно превосходящие по модулю силы электростатического отталкивания. 26. 27. Минимальная энергия, которую необходимо затратить для разделения ядра на нуклоны. 28. Дефектом массы называется недостаток массы ядра, по сравнению с суммой масс нуклонов (масса ядра всегда меньше суммы масс нуклонов). Этот недостаток проявляется, потому что при захвате ядром нуклона, выделяется энергия, равная . Отсюда следует, что при изменении энергии на величину ΔE, масса ядра изменится на величину Δm. Величина Δm и называется дефектом массы. 29. Дефект массы находится по формуле Δ, где mp - масса протона, mn - масса нейтрона, np - число протонов, nn - число нейтронов, m - масса ядра. 30. Энергия связи находится по формуле 31. Энергия связи, которую нужно затратить для отделения одного нуклона. 32. Реакция взаимодействия ядра атома хим. элементов с ядрами других хим. элементов или с элементарными частицами. 33. Нейтрон не имеет заряда, и он спокойно может быть поглощён ядром. 34. В ядро урана-235 запускают медленный нейтрон (так как вероятность деления урана-235 по действием медленных нейтронов наибольшая), который сообщает свою кинетическую энергию этому ядру. Этой энергии оказывается достаточно для того, чтобы ядро урана-235 разделилось на 2 тяжёлых ядра (например бария-145 и криптона-88) и три нейтрона (по закону сохранения массы). Ядра разлетаются в разные стороны, вследствие преобладания сил электростатического отталкивания над ядерными силами, приобретают кинетическую энергию. Эта энергия вскоре превращается во внутреннюю энергию среды, в которой ядро находилось. Вылетевшие нейтроны могут начать деление других ядер урана-235. 35. Ядерная реакция деления ядра, при которой образовавшиеся частицы могут участвовать в дальнейшем делении других ядер. 36. Отношение количества нейтронов, выделенных за одно событие деления, к количеству нейтронов, выделенных за последующее событие деления. 37. Масса урана-235 должна быть равна критической, вылетающие нейтроны нужно замедлять. 38. Потому что тогда силы электростатического отталкивания будут превосходить ядерные силы, ядро "разорвёт". 39. В кинетическую энергию осколков ядра, вылетевших нейтронов. 40. Во внутреннюю энергию среды.
0,0(0 оценок)
Полный доступ
Позволит учиться лучше и быстрее. Неограниченный доступ к базе и ответам от экспертов и ai-bota
Оформи подписку