Физика. Молекулярная физика. Термодинамика

30 Рис. 1.8. Хаотическое перемещение молекулы в газе Величина l i представляет путь, который молекула свободно про- летает от одного столкновения до следующего. Это расстояние, которое центр масс молекулы проходит между двумя последователь- ными соударениями, называется длиной свободного пробега молеку- лы. Вследствие хаотичности молекулярного движения значения ве- личин l i постоянно меняются, поэтому вводится понятие средней дли- ны свободного пробега: 1 1 i l l n     , (1.27) где n – число молекул. Дж. Максвелл дал определение средней дли- ны свободного пробега как отношения полного расстояния, проходи- мого молекулой за единицу времени, к полному числу свободных про- бегов за единицу времени: 1 l v n      . (1.28) В кристалле средний свободный путь < l > движения молекулы меньше (а в газе больше) линейного размера самой молекулы d . В жидкости < l > увеличивается с ростом температуры. За единицу времени молекула проходит расстояние в среднем v  (где  = 1 с) и испытывает z соударений. Отсюда средняя длина свободного пробега молекул составит:   1 2 2 v l d n z       , (1.29) т.е. средняя длина свободного пробега молекул идеального газа оп- ределяется только их диаметром и концентрацией.