Чтобы определить среднее число столкновений молекулы с другими в единицу времени , сначала рассмотрим движение одной молекулы среди неподвижных молекул. Траектория нашей движущейся молекулы – ломаная линия. Опишем вокруг траектории цилиндр так, что ось цилиндра совпадает с траекторией молекулы, а радиус равен . Площадь его основания равна . Цилиндр – тоже ломаный (рис..2.2).Столкновение произойдёт, если центр какой-либо молекулы попадёт в этот ломаный цилиндр. За время путь молекулы равен ; это – длина цилиндра. Объём цилиндра равен . Число молекул, центры которых попали в цилиндр, равно ; это и есть число столкновений нашей молекулы с другими за время . За единицу времени число столкновений будет равно
(1.4)
Если молекулы движутся, в (7.4) надо заменить среднюю скорость на среднюю относительную скорость, тогда:
. (1.5)
Относительная скорость – скорость первой молекулы относительно второй – равна:
, (1.6)
где и– скорости первой и второй молекул соответственно. Возведём (7.6) в квадрат и усредним:
Здесь – угол между векторами и ; , поскольку угол может принимать любые значения с равной вероятностью из-за хаотичности движения молекул. Кроме того, , тогда , и среднеквадратичная относительная скорость
.
Аналогично, для средних арифметических скоростей . Из (7.5) и (7.3) получим:
. (1.7)
Наконец, средняя длина свободного пробега из (7.2):
Электризация через влияние это возникновение свободного электрического заряда на поверхности проводящего тела под действием внешнего электрического поля. В данном опыте проводящий цилиндр, разделенный надвое, соединен в одно проводящее тело. Помещается в поле, созданное эбонитовой палочкой. Возникновение заряда контролируется электроскопом. После разделения цилиндра надвое заряд сохраняется на поверхности обеих половинок. Если же теперь внести эбонитовую палочку в зазор между половинами цилиндров можно видеть что заряд на одной его половине удваивается, а на второй исчезает. Это говорит о том, что на одной половине заряд складывается с зарядом полочки, а на другой вычитается. То есть заряды на половинках цилиндра равны по величине и противоположны по знаку. В чем также можно убедиться, соединив половины цилиндра вместе, электрометры при этом покажут нулевой заряд.
Чтобы определить среднее число столкновений молекулы с другими в единицу времени , сначала рассмотрим движение одной молекулы среди неподвижных молекул. Траектория нашей движущейся молекулы – ломаная линия. Опишем вокруг траектории цилиндр так, что ось цилиндра совпадает с траекторией молекулы, а радиус равен . Площадь его основания равна . Цилиндр – тоже ломаный (рис..2.2).Столкновение произойдёт, если центр какой-либо молекулы попадёт в этот ломаный цилиндр. За время путь молекулы равен ; это – длина цилиндра. Объём цилиндра равен . Число молекул, центры которых попали в цилиндр, равно ; это и есть число столкновений нашей молекулы с другими за время . За единицу времени число столкновений будет равно
(1.4)
Если молекулы движутся, в (7.4) надо заменить среднюю скорость на среднюю относительную скорость, тогда:
. (1.5)
Относительная скорость – скорость первой молекулы относительно второй – равна:
, (1.6)
где и– скорости первой и второй молекул соответственно. Возведём (7.6) в квадрат и усредним:
Здесь – угол между векторами и ; , поскольку угол может принимать любые значения с равной вероятностью из-за хаотичности движения молекул. Кроме того, , тогда , и среднеквадратичная относительная скорость
.
Аналогично, для средних арифметических скоростей . Из (7.5) и (7.3) получим:
. (1.7)
Наконец, средняя длина свободного пробега из (7.2):
,
, (1.8)
. (1.8а)
Поскольку для идеального газа , то из (7.8)
.