Сначала о воздухе. Как и в случае любых газов, молекулы в воздухе движутся с разными скоростями - есть почти стоящие (в данный момент) на месте, а есть движущиеся исключительно быстро. И тех, и других очень мало. Поэтому говорят о средней скорости. Но и средних скоростей бывает три: среднеарифметическая (складываются скорости всех молекул и сумма делится на число молекул), среднеквадратичная (используется чаще всего - складываются квадраты скоростей и из суммы извлекается квадратный корень). И есть еще наиболее вероятная скорость - это точка максимума на кривой распределения доли молекул с данной скоростью в зависимости от скорости. Все три величины близки между собой. Среднеквадратичную можно рассчитать по формуле: извлечь квадратный корень из Т/М (Т - температура в кельвинах, М - масса молекулы в единицах г/моль), а после этого умножить на 160. Получится ответ в метрах в секунду. Воздух - в основном смесь кислорода (М = 32) и азота (М = 28). Возьмем М = 30, Т = 293 К (+20оС), тогда получим почти точно 500 м/с. Вот с такой скоростью (пистолетной пули!) летают (В СРЕДНЕМ!) молекулы в воздухе. И при этом каждая молекула азота и кислорода сталкивается с другими молекулами миллиарды раз в секунду! С водой иначе. В этой жидкости фактически нет отдельных молекул: все они связаны друг с другом водородными связями. Если выделить молекулу Н2О и "проследить" за ней, то окажется, что она с огромной частотой колеблется около среднего положения, иногда "прыгая" на соседнее место. Поэтому о линейной скорости молекул в жидкости говорить не имеет смысла.
Вестимо, разная у разных молекул. Поэтому надо говорить не о скорости молекул, а о СРЕДНИХ величинах. И описываются они распределением Максвелла.
Скажем, среднеквадратическая скорость такая, при которой средняя энергия поступательного движения молекул равна 3/2 kT (зная среднюю массу молекул - 29 у. е. - не штука перевести это и в м/с), или, что то же самое, при которой средняя энергия й моля газа равна. Наиболее вероятная скорость равна корню из 2RT/?, а "просто" средняя скорость - корню из (8/? RT/?).
Добавить комментарий