обновление от 16.05.2008

Распределение молекул по скоростям.

Интерактивные анимации, иллюстрирующие прямые измерения скоростей теплового движения молекул

В эксперименте наблюдалось не только смещение изображения щели, но и расплывание его (смотри анимацию, где зеленым цветом обозначены молекулы имеющие наиболее вероятную скорость, красным цветом обозначены молекулы, имеющие скорость выше наиболее вероятной и синим наименьшую, чем вероятная обратите внимание и на тот факт, что толщина слоя осажденных молекул больше в том месте, где падают молекулы, имеющие наиболее вероятную скорость), обусловленное различием скоростей движения атомов серебра.

Следует обратить внимание, что атомы, движущиеся медленно, смещаются больше, чем атомы, движущиеся быстро.

В описанной нами постановке опыта определялось смещение середины изображения щели и вычислялась средняя скорость атомов серебра. При температуре накала нити примерно 1200°С скорость атомов серебра оказалась равной приблизительно 500 м/с. Измерения, произведенные с другими металлами, дали аналогичные результаты.

В качестве примера приведем значения средних скоростей молекул некоторых газов при температуре 0°С и нормальном атмосферном давлении:

азот 454 м/с ; кислород 425 м/с; водород 1693 м/с; углекислый газ 362 м/с; гелий 1200 м/с; пары воды 566 м/с.

В последующие годы опыт Штерна многократно повторялся и совершенствовался, были предложены и другие методы измерения скоростей молекул.


Как видим, скорости газовых молекул при нормальных условиях очень большие. Молекулы движутся быстрее, чем распространяется звук в воздухе (скорость звука в воздухе при нормальных условиях 330 м/с), а частицы такого легкого газа, как водород, движутся в два с лишним раза быстрее винтовочной пули.

предыдущая : продолжение