21 сентября 1859 г на собрании Британской Ассоциации содействия прогрессу наук Джеймс Клерк Максвелл сделал доклад «Пояснения к динамической теории газов». Д. Максвелл отметил, что из молекулярной гипотезы


Download 405.92 Kb.
bet1/4
Sana08.01.2020
Hajmi405.92 Kb.
TuriСамостоятельная работа
  1   2   3   4

Ташкентский Государственный Технический Университет им. И.А.Каримова

Самостоятельная работа

На тему:___________________

__________________________________

Факультет авиакосмических технологий

Гр. 113-19 Техническая эксплуатация летательных аппаратов и оборудования

Выполнил: Умеров А.У.

Проверил(а):___________

21 сентября 1859 г. на собрании Британской Ассоциации содействия прогрессу наук Джеймс Клерк Максвелл  сделал доклад «Пояснения к динамической теории газов». Д. Максвелл отметил, что из молекулярной гипотезы «... может быть выведено так много свойств материи, в особенности, если ее рассматривать в газообразной форме, что истинная природа этого движения является предметом естественного интереса».



Д. Максвелл  считал невероятным, что все молекулы движутся с одной скоростью. По его мнению, при каждой заданной температуре большинство молекул обладает скоростями, лежащими в довольно узких пределах, но некоторые молекулы могут двигаться с большей или меньшей скоростью. Более того, считал ученый, в каждом объеме газа при той или иной температуре есть молекулы, обладающие как очень малыми, так и очень большими скоростями. Сталкиваясь между собой, одни молекулы увеличивают скорость, а другие уменьшают. Но если газ находится в стационарном состоянии, то число молекул, обладающих той или иной скоростью, остается постоянным. Исходя из такого представления, Д. Максвелл исследовал вопрос о распределении молекул по скоростям в газе, находящемся в стационарном состоянии.
На основе законов механики он теоретически исследует  движение и столкновение некоторого числа твердых упругих шаров малого размера и приходит к выводу, что в такой системе в результате взаимных столкновений устанавливается распределение «живых сил»(в современной терминологии – кинетической энергии)  между частицами «согласно некоторому правильному закону». При этом возможно определить «среднее число частиц, скорости которых лежат между определенными пределами, хотя скорость каждой отдельной частицы изменяется при каждом столкновении».  Д. Максвелл в качестве общего вывода констатирует, что «скорости распределяются между частицами по тому же закону, по которому распределяются ошибки между наблюдениями в теории «метода наименьших квадратов». Скорости молекул, согласно его расчетам, лежат в пределах от  0   до  , однако число молекул, имеющих очень большие скорости, по мнению Д. Максвелла, сравнительно невелико.

В ходе данных исследований Д.Максвелл ввел в физику понятие вероятности, до этого понятием вероятности оперировали только математики. Примечательно, что в резюме к докладу Д. Максвелл ни слова не говорит об открытом им законе распределения скоростей. Между тем именно в этом открытии сейчас мы видим одну из главных заслуг Д. Максвелла.

Массовость и случайность событий в микромире определяют статистический характер открытого Д.Максвеллом закона.  Согласно этому закону  нельзя сказать, сколько частиц тела имеют определенные скорости или координаты  в данный момент времени (строго говоря, ни одной), можно лишь рассчитать вероятность  нахождения в заданном объеме  той или иной частицы со скоростью из заданного интервала скоростейМожно также ответить на  вопрос: сколько (приблизительно, но достаточно обоснованно) частиц тела в данный момент имеют скорости и координаты из заданных интервалов. Причем точность ответа на этот вопрос будет  тем выше, чем больше частиц в рассматриваемом объеме.

Вид   функции    распределения   молекул   по скорости движения   Д. Максвелл определил теоретическим  путем (на основе теории вероятностей). Максвелловская функция распределения, называемая законом Максвелла, выражается следующей формулой:



где n - общее число молекул,   - молярная масса газа, - универсальная газовая постоянная, е - основание натурального логарифма.

На основе выведенной им формулы Д. Максвелл смог определить, например, что у молекулы азота при температуре 140° С наиболее вероятная скорость равна 500 м/с. Со скоростью от 300 до 700 м/с движется 59 % молекул. Меньшей скоростью обладает 12,6%, а большей – 28,4 % всех молекул.

Результаты работы Д. Максвелла получили всеобщее признание, но при этом не были   подтверждены   экспериментально.

О. Штерн в 1920 г., воспользовавшись методом молекулярных пучков, изобретенным французским   физиком   Луи  Дюнойе (1911 г.) измерил скорость газовых  молекул и  на опыте подтвердил полученное Д. Максвеллом распределение молекул газа по скоростям  .(Результаты опыта Штерна подтвердили правильность оценки средней скорости атомов, которая вытекает из распределения Максвелла. О характере самого распределения этот опыт мог дать лишь весьма приближенные сведения.

Более точно закон распределения был проверен в опытах Ламмерта (1929 г.), в которых молекулярный пучок пропускался через два вращающихся диска с радиальными щелями, смещенными относительно друг друга на некоторый угол. Меняя скорость вращения прибора или угол между щелями, можно выделить  из пучка молекулы, обладающими различными значениями скорости. Результаты опытов Ламмерта и других исследований, предпринимавшихся с той же целью, находятся в полном соответствии с теоретическим законом распределения скоростей молекул Максвелла.)




Download 405.92 Kb.

Do'stlaringiz bilan baham:
  1   2   3   4




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©fayllar.org 2020
ma'muriyatiga murojaat qiling