Determinarea experimentală a vitezelor moleculare

Experimentele pentru a determina viteza moleculelor dovedit validitatea Formula (4.7.3). Unul dintre experimente a fost realizată de către fizicianul german O. Stern în 1920

Montajul experimental este prezentat în figura 4.15. Dispozitivul constă dintr-un vas 1, un sistem de diafragme 2, 3 și 4 cilindri care se rotesc cu viteză unghiulară mare.

Vasul 1 este întinsă sârmă de platină subțire 5 acoperit cu un strat de argint. Prin firul este trecut curent electric. Când stratul curent al argintului este evaporat și vasul este umplut cu gaz de atomi de argint. Gazul este într-o stare de echilibru la o temperatură T, care poate fi măsurată.

În peretele vasului 1 are o gaură mică prin care o cantitate mică de atomi de argint de zbor din recipient într-un spațiu în care se creează un vid înalt. Aici, atomii nu se ciocnesc unele cu altele.

Utilizarea diafragmelor 2, 3 este alocat un fascicul de atomi dirijate de-a lungul diametrului cilindrului rotativ. Cilindrul are o fantă îngustă. În momentul în care diferența este în calea fasciculului, o mică porțiune atomi intră în cilindru și deplasându-l pe peretele opus. Distanța egală cu diametrul cilindrului D, atomii de zbor în timpul

, unde - viteza medie. În acest timp, cilindrul este rotit la un unghi . Dacă cilindrul este staționar, atomii vor fi depuse pe suprafața sa interioară, direct în fața fantei. Dar atomii când cilindrul este rotit cad pe porțiunea de cilindru compensată de o distanță dintr-un punct care se află pe același diametru cu un decalaj (vezi. fig. 4.15).

Pe suprafața interioară a cilindrului format prin urme de argint precipitat sub formă de pete negre. Grosimea pata nu este același lucru peste tot. La o anumită porțiune din grosimea maximă a stratului de argint. Măsurarea lungimii arcului s, grosimea maximă corespunzătoare a stratului de argint, și cunoscând diametrul cilindrului și viteza unghiulară, este posibil să se determine viteza medie a moleculelor conform formulei:

Este de acord cu valoarea vitezei medie pătratică calculată cu formula (4.7.3), este destul de satisfăcătoare. Aceasta este dovada experimentală a validității (4.7.3), și, prin urmare, expresia (4.5.5), ceea ce implică faptul că energia cinetică medie este direct proporțională cu temperatura absolută.

Măsurarea grosimii spoturilor de argint în locuri diferite, este posibil să se calculeze numărul de atomi aproximativ, viteza de care se află în diferite intervale. Astfel efectuat verificarea experimentală a distribuției maxwelliana a vitezei. Acordul cu experimentul pentru distribuția Maxwell este de asemenea satisfăcătoare.

Viteza medie a unei particule browniene

Formula (4.7.2) ne permite să înțelegem de ce intensitatea crește mișcare browniană cu creșterea temperaturii fluidului și scade odată cu creșterea masei particulei. După o particulă browniană participă la mișcarea termică a moleculelor. Prin urmare, energia cinetică medie este definită, de asemenea, prin formula (4.5.5) și viteza medie pătrată - formula

unde TB - masa particulei browniană. În cazul în care masa particulelor este mare, viteza medie a mișcării sale este atât de mică, încât mișcarea unei particule este aproape imposibil de detectat.

Viteza browniană a particulelor în fluidul nu poate fi măsurată direct din cauza neregularității extremă a mișcării browniene.

Viteza medie moleculară mai mare decât viteza sunetului și a ajunge la sute de metri până la 1. Aceste viteze au fost capabili să măsoare, deoarece corpul macroscopic (cilindru din Stern) pot fi raportate ca o mai mare viteză unghiulară care în timpul trecerii moleculelor din interiorul cilindrului se rotește cu o cantitate apreciabilă.