Слайд 4Распределение Максвелла
Закон распределения молекул по скоростям был получен в конце 19 века
![Распределение Максвелла Закон распределения молекул по скоростям был получен в конце 19](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-3.jpg)
Максвеллом.
При этом он сделал два предположения:
1. все направления скоростей равновероятны
2. рассчитанное с помощью закона распределения давление идеального газа должно соответствовать полученному из экспериментов уравнению.
Слайд 34Молекулярные пучки (потоки)
Надем поток молекул в вакуум через малое отверстие в стенке
![Молекулярные пучки (потоки) Надем поток молекул в вакуум через малое отверстие в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-33.jpg)
сосуда. Если размер отверстия много меньше длины свободного пробега молекул, то столкновений в отверстии не будет, а концентрация молекул будет возмущена в области порядка размера отверстия.
Слайд 41Закон равнораспределения энергии по степеням свободы
![Закон равнораспределения энергии по степеням свободы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-40.jpg)
Слайд 42Закон равнораспределения энергии по степеням свободы
Если молекула состоит из нескольких атомов, появляется
![Закон равнораспределения энергии по степеням свободы Если молекула состоит из нескольких атомов,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-41.jpg)
энергия связанная с её вращением и колебаниями атомов относительно равновесного положения. С этими движениями также будет связана соответствующая энергия.
Рассмотрим эту ситуацию на примере двухатомной молекулы
Слайд 43Закон равнораспределения энергии по степеням свободы
Момент инерции Iz =0 и энергия вращения
![Закон равнораспределения энергии по степеням свободы Момент инерции Iz =0 и энергия](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-42.jpg)
вокруг этой оси равна нулю. Можно показать, что средняя энергия связанная с вращениями по осям X и Y будет kT/2 на каждую ось. Для двухатомной молекулы , энергия вращения равна kT. Тот же самый результат мы получим для трехатомной линейной молекулы (молекула СО2)
Слайд 44Закон равнораспределения энергии по степеням свободы
![Закон равнораспределения энергии по степеням свободы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-43.jpg)
Слайд 45Закон равнораспределения энергии по степеням свободы
![Закон равнораспределения энергии по степеням свободы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-44.jpg)
Слайд 46Закон равнораспределения энергии по степеням свободы
![Закон равнораспределения энергии по степеням свободы](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-45.jpg)
Слайд 52Барометрическая формула
Для условий земной атмосферы h0 ≈ 10 км. Сооружаемые емкости имеют
![Барометрическая формула Для условий земной атмосферы h0 ≈ 10 км. Сооружаемые емкости](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-51.jpg)
значительно меньшие габариты, поэтому неоднородность распределения паров в них не наблюдается. Лишь при подъеме в горы или с помощью авиации обнаруживается влияние поля тяжести на распределение воздуха в атмосфере.
Слайд 54Барометрическая формула
Воздух представляет собой смесь газов, молекулы которых имеют различную массу. Состав
![Барометрическая формула Воздух представляет собой смесь газов, молекулы которых имеют различную массу.](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-53.jpg)
атмосферы должен резко изменяться с высотой. Относительная концентрация легких газов должна увеличиваться с высотой. Измерения состава воздуха на разных высотах не подтвердили этого вывода. Интенсивная конвекция в пределах тропосферы приводит к известному выравниванию состава воздуха по высоте. Общеизвестно также падение температуры с высотой.
Слайд 57Распределение Больцмана
Это распределение может использоваться для произвольного типа взаимодействия (то есть не
![Распределение Больцмана Это распределение может использоваться для произвольного типа взаимодействия (то есть](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-56.jpg)
обязательно гравитационного) и для любого вида пространственной зависимости потенциальной энергии (то есть не обязательно приводящей к однородному внешнему полю).
Единственным ограничением является консервативный характер действующих сил – то есть это такие силы, для которых их работа при движению по замкнутому контуру равняется нулю. Только для таких сил можно ввести потенциальную энергию, которая зависит только от положения в пространстве.
Слайд 59Центрифугирование, разделение изотопов
Центрифугирование нашло широкое применение в химии и биологии как эффективный
![Центрифугирование, разделение изотопов Центрифугирование нашло широкое применение в химии и биологии как](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-58.jpg)
способ разделения близких по молекулярному весу или плотности веществ. В системе отсчета, связанной с центрифугой, объект исследования находится в равновесии, и к нему можно применить распределение Больцмана.
Слайд 60Центрифугирование, разделение изотопов
![Центрифугирование, разделение изотопов](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-59.jpg)
Слайд 61Центрифугирование, разделение изотопов
![Центрифугирование, разделение изотопов](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-60.jpg)
Слайд 62Центрифугирование, разделение изотопов
Из формулы следует, что концентрация тяжелых частиц у боковой стенки
![Центрифугирование, разделение изотопов Из формулы следует, что концентрация тяжелых частиц у боковой](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/1172938/slide-61.jpg)
центрифуги относительно выше, что используется для разделения смесей. Сейчас особенно активно центрифугирование используется для разделения составляющих различных биологических препаратов. Также центрифугирование было использовано для обогащения урана. Уран состоит в основном из двух изотопов 238U (99,28 % природного содержания) и 235U (0,71 %). Cпособностью к ядерным реакциям деления обладает только изотоп 235U. Возникающая задача обогащения урана решалась путем его фторирования, с образованием газообразного соединения UF6, и последующего многократного центрифугирования