Свойства газов
льтат кажется очень странным. Кажется, что
молекулы не могут двигаться с такими большими скоростями: ведь диффузия
даже в газах, а тем более в жидкостях, идет сравнительно очень медленно, во
всяком случае гораздо медленнее, чем распространяется звук. Дело, однако, в
том, что, двигаясь, молекулы очень часто сталкиваются друг с другом и при
этом меняют направление своего движения. Вследствие этого они двигаются то
в одну, то в другую сторону, в основном толпятся на одном месте. В
результате, несмотря на большую скорость движения в промежутках между
столкновениями, несмотря на то, что молекулы нигде не задерживаются, они
продвигаются в каком-либо определенном направлении довольно медленно.
Таблица показывает также, что различие в скоростях разных молекул связано
с различием их масс. Это обстоятельство подтверждается рядом наблюдений.
Например, водород проникает сквозь узкие отверстия (поры) с большей
скоростью, чем кислород или азот. Можно обнаружить это на таком опыте.
Стеклянная воронка закрыта пористым сосудом или заклеена, бумагой и опущена
концом в воду. Если воронку накрыть стаканом, под который впустить водород
(или светильный газ), то увидим, что уровень воды в конце воронки понизится
и из нее начнут выходить пузырьки. Как это объяснить?
[pic]
Сквозь узкие поры в сосуде или в бумаге могут проходить и молекулы воздуха
(изнутри воронки под стакан), и молекулы водорода (из-под стакана в
воронку). Но быстрота этих процессов различна. Различие в размерах молекул
не играет при этом существенной роли, ибо различие это невелико, особенно
по сравнению с размерами пор: молекула водорода имеет «длину» около 2,3*10
-8см, а молекула кислорода или азота—около 3*10 -8 см, поперечник же
отверстий, которые представляют собой поры, в тысячи раз больше. Большая
скорость проникновения водорода через пористую стенку объясняется большей
скоростью движения его молекул. Поэтому молекулы водорода быстрее проникают
из стакана в воронку. В результате в воронке получается накопление молекул,
давление увеличивается и смесь газов в виде пузырьков выходит наружу.
Подобными приборами пользуются для обнаружения примеси рудничных газов к
воздуху, могущих вызвать взрыв в рудниках.
Теплоемкость газов
Предположим, что мы имеем 1 г газа. Сколько надо сообщить ему теплоты для
того, чтобы температура его увеличилась на 1°С, другими словами, какова
удельная теплоемкость газа? На этот вопрос, как показывает опыт, нельзя
дать однозначного ответа. Ответ зависит от того, в каких условиях
происходит нагревание газа. Если объем его не меняется, то для нагревания
газа нужно определенное количество теплоты; при этом увеличивается также
давление газа. Если же нагревание ведется так, что давление его остается
неизменным, то потребуется иное, большее количество теплоты, чем в первом
случае; при этом увеличится объем газа. Наконец, возможны и иные случаи,
когда при нагревании меняются и объем, и давление; при этом потребуется
количество теплоты, зависящее от того в какой мере происходят эти
изменения. Согласно сказанному газ может иметь самые разнообразные удельные
теплоемкости, зависящие от условий нагревания. Выделяют обычно две из всех
этих удельных теплоемкостей: удельную теплоемкость при постоянном объеме
(Сv) и удельную теплоемкость при постоянном давлении (Cp).
Для определения Сv надо нагревать газ, помещенный в замкнутый сосуд.
Расширением самого сосуда при нагревании можно пренебречь. При определении
Cp нужно нагревать газ, помещенный в цилиндр, закрытый поршнем, нагрузка на
который остается неизменной.
Теплоемкость при постоянном давлении Cp больше, чем теплоемкость при
постоянном объеме Cv. Действительно, при нагревании 1 г газа на 1° при
постоянном объеме подводимая теплота идет только на увеличение внутренней
энергии газа. Для нагревания же на 1° той же массы газа при постоянном
давлении нужно сообщить ему тепло, за счет которого не только увеличится
внутренняя энергия газа, но и будет совершена работа, связанная с
расширением газа. Для получения Сp к величине Сv надо прибавить еще
количество теплоты, эквивалентное работе, совершаемой при расширении газа.
Литература
1. Яворский Б.М.,Детлаф А.А. Справочник по физике.
2. Исаев Д.А. Физика.,Москва,1998.
3. Жданов Л.С.,Жданов Г.Л. Физика.,Москва,1984
| |  скачать работу |
Свойства газов |
