Механика, молекулярная физика и термодинамика, электричество и магнетизм

. Наконец, учитывая, что - концентрация, и замечая, что есть средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, получим (8.6) Это и есть основное уравнение м.к.т. идеальных газов. Оно читается так: давление газа равно кинетической энергии поступательного движения молекул, заключенных в единице объема. Сравнивая (8.6) с (8.2), получим очень важное равенство (8.7) Это выражение объясняет молекулярно-кинетический смысл понятия температуры. Температура – это средняя кинетическая энергия движения молекул (выраженная в других единицах). В этом определении очень важным является слово «средняя». Если изъять из газа наиболее медленные молекулы, полная кинетическая энергия всех молекул уменьшится, но температура повысится, так как увеличится средняя энергия. Записывая (8.8) найдем среднеквадратичную скорость молекул (10.9) Эта скорость пропорциональна корню квадратному из температуры. Можно записать (10.9) в виде (8.10) Для молекулы кислорода (μ=0,032 кг/моль) при Т=300К 483 м/с. Для молекулы водорода (μ=0,002 кг/моль) при этой же температуре скорость равна v Т =1932 м/с, т. е. она больше, чем у молекулы кислорода, в 4 раза. Весьма важным является то обстоятельство, что в условиях т. д. р., которые рассматриваются, средняя кинетическая энергия молекулы (10.8) не зависит от массы молекулы. Если мешать несколько газов, например Н 2 , О 2 и газ с молекулами, в сотни раз более тяжелыми, чем молекулы водорода, то при условии, что смесь будет находиться в состоянии т. д. р., средняя кинетическая энергия молекул всех газов будет одинакова. Тяжелые молекулы будут двигаться с малыми скоростями, такими, чтобы их средняя кинетическая энергия как раз равнялась энергии легких молекул. Средняя кинетическая энергия броуновых частиц в жидкости, несмотря на огромную (по сравнению с молекулами) массу этих частиц, такая же, как у молекул. Можно рассматривать тяжелый и легкий газ как две системы, находящиеся в т. д. р. друг с другом. Термодинамическое равновесие предполагает равенство температур этих систем. Иначе тепло будет передаваться от более горячей системы к более холодной.