Физика. Молекулярная физика. Термодинамика

28 Эффективный диаметр молекулы. Число столкновений молекул в газе. Представление о том, что молекулы схематически можно рассматривать как твердые абсолютно упругие и несжимае- мые шары, привело к появлению понятия «эффективный диаметр» молекулы, величиной которого удобно характеризовать процесс стол- кновения молекул. Под ним понимается минимальное расстояние, на которое могут сблизиться центры двух молекул при их столкновении. За «эффективный диаметр» молекулы в молекулярно-кинети- ческой теории принят диаметр воображаемой сферы, описанной око- ло геометрической конфигурации молекулы, внутрь которой не может проникнуть (попасть) центр никакой другой молекулы. Величина, равная площади экваториального сечения этой вооб- ражаемой сферы ( 2 эфф d  ), называется эффективным сечением столк- новения для твердой сферической молекулы. Предположим, что молекулы представляют собой твердые сфе- ры с диаметром d и взаимодействие между ними отсутствует. При- мем также, что все молекулы движутся с одинаковой скоростью, равной средней скорости v  . Две одинаковые молекулы приходят в соприкосновение, когда расстояние между их центрами равно. Таким образом, движущаяся молекула сталкивается со всеми молекулами, например, с окрашен- ной в черный цвет (рис. 1.7), центры которых окажутся на расстоянии или меньше от ее центра. Рис. 1.7. Столкновения молекул