עיקרי אחר

מצב הגז של החומר

תוכן עניינים:

מצב הגז של החומר
מצב הגז של החומר

וידאו: מצבי צבירה 1 2024, מאי

וידאו: מצבי צבירה 1 2024, מאי
Anonim

השפעה

שקול את המערכת שתוארה לעיל בחישוב לחץ הגז, אך עם שטח A בקיר המכולות הוחלף חור קטן. מספר המולקולות שנמלטות דרך החור בזמן t שווה ל (1/2) (N / V) v z (At). במקרה זה, התנגשויות בין מולקולות הן משמעותיות, והתוצאה חל רק על חורים זעירים בקירות דקים מאוד (לעומת דרך חופשית ממוצעת), כך שמולקולה שמתקרבת לחור תעבור מבלי להתנגש במולקולה אחרת ו מוסטים משם. הקשר בין v z לבין המהירות הממוצעת v̄ הוא די פשוט: v z = (1/2) v̄.

אם משווים את השיעורים לשני גזים שונים העוברים דרך אותו חור, החל בצפיפות גז זהה בכל פעם, נמצא שגזים קלים הרבה יותר בורח מגז כבד וכי יותר גז בורח בטמפרטורה גבוהה מאשר בטמפרטורה נמוכה, דברים אחרים שווים. באופן מיוחד,

השלב האחרון נובע מנוסחת האנרגיה, (1/2) mv 2 = (3/2) kT, כאשר (v 2) 1/2 משוער להיות v, למרות ש- v 2 ו- (v̄) 2 למעשה נבדלים זה מזה גורם מספרי קרוב לאחדות (כלומר 3π / 8). תוצאה זו התגלתה באופן ניסיוני בשנת 1846 על ידי גרהאם במקרה של טמפרטורה קבועה והיא ידועה כחוק האפוזיה של גרהם. ניתן להשתמש בו למדידת משקולות מולקולריות, למדידת לחץ האדים של חומר עם לחץ אדי נמוך, או לחישוב קצב התאיידות המולקולות משטח נוזלי או מוצק.

מעבר תרמי

נניח ששני מיכלים של אותו גז אך בטמפרטורות שונות מחוברים על ידי חור זעיר וכי הגז מובא למצב יציב. אם החור קטן מספיק וצפיפות הגז נמוכה מספיק כך שרק מתרחש ספיגה, לחץ האיזון יהיה גדול יותר בצד הטמפרטורה הגבוהה. אך אם הלחצים הראשוניים משני הצדדים שווים, יזרום הגז מהצד בטמפרטורה הנמוכה לצד הטמפרטורה הגבוהה כדי לגרום לעליית הלחץ בטמפרטורה גבוהה. המצב האחרון נקרא טרנספרציה תרמית, והתוצאה במצב יציב נקראת הפרש הלחץ התרמו-מולקולרי. תוצאות אלה נובעות פשוט מנוסחת האפוזיה אם חוק הגז האידיאלי משמש להחלפת N / V ב- p / T;

כשמגיעים למצב קבוע, שיעורי הפליטה שווים, וכך

תופעה זו נחקרה לראשונה בניסוי על ידי אוסבורן ריינולדס בשנת 1879 במנצ'סטר, אנג. שגיאות יכולות להיווצר אם לחץ גז נמדד בכלי בטמפרטורה נמוכה מאוד או גבוהה מאוד על ידי חיבורו באמצעות צינור דק למנומטר בטמפרטורת החדר. ניתן לייצר זרימה רציפה של גז על ידי חיבור שני המכולות עם צינור אחר שקוטרו גדול בהשוואה לנתיב החופשי הממוצע. הפרש הלחץ מניע גז דרך הצינור הזה על ידי זרימה צמיגה. למנוע חום המבוסס על זרימה סיבובית זו לצערנו יעילות נמוכה.