ответ: 49.4 м^3 (кубометра)
Объяснение:
Дано:
T = 23° C
P = 414 Па
N(газа) = 0.5 * 10^25 молекул
Найти: V(газа) - ?
Переводим температуру в градусах Цельсия в термодинамическую температуру в Кельвинах:
273.15 + 23 = 296.15 К
Находим химическое количество вещества (газа) :
n(газа) = N(газа) : NA ;
NA = 6.02 * 10^23 частиц/моль (постоянная Авогадро)
n(газа) = 0.5 * 10^25 молекул : 6.02 * 10^23 молекул / моль ≈ 0.0831 * 10^2 моль = 8.31 моль
Уравнение Клапейрона - Менделеева : PV = nRT ;
R = 8.31 (Дж * моль) / К ( универсальная газовая постоянная)
Выражаем объем домножением обеих частей уравнения на 1/Р :
PV = nRT | * 1/P => V = (nRT) / P
Подставляем все данные :
V = ( 8.31 моль * 8.31 (Дж*моль)/К * 296.15 К ) / 414 Па ≈ 49.4 м^3 (кубометра)
Сопоставим уравнения переноса. или уравнение Фика для диффузии.
Коэффициент диффузии .
или уравнение Ньютона для трения.
Коэффициент вязкости
или уравнение Фурье для теплопроводности.
Коэффициент теплопроводности .
Все эти законы были установлены опытно, задолго до обоснования молекулярно-кинетической теорией. Эта теория позволила установить, что внешнее сходство уравнений обусловлено общностью лежащего в их основе молекулярного механизма перемешивания молекул в процессе их теплового хаотического движения.
Однако к концу XIX века, несмотря на блестящие успехи молекулярно-кинетической теории, ей недоставало твёрдой опоры – прямых экспериментов, доказывающих существование атомов и молекул. Это дало возможность некоторым философам, проповедовавшим субъективный идеализм, заявлять, что схожесть формул – это произвол учёных, упрощённое математическое описание явлений.
Но это, конечно, не так. Все вышеуказанные коэффициенты связаны между собой и все выводы молекулярно-кинетической теории подтверждены опытно.
Зависимость коэффициентов переноса от давления Р
Так как скорость теплового движения молекул и не зависит от давления Р, а коэффициент диффузии D ~ λ, то и зависимость D от Р должна быть подобна зависимости λ(Р). При обычных давлениях и в разряженных газах ; в высоком вакууме D = const.
С ростом давления λ уменьшается и затрудняется диффузия ().
В вакууме и при обычных давлениях , отсюда и .
С увеличением Р и ρ, повышается число молекул, переносящих импульс из слоя в слой, но зато уменьшается расстояние свободного пробега λ. Поэтому вязкость η и теплопроводность χ, при высоких давлениях, не зависят от Р (η и χ – const). Все эти результаты подтверждены экспериментально.
Рис. 3.7
На рисунке 3.7 показаны зависимости коэффициентов переноса и длины свободного пробега λ от давления Р. Эти зависимости широко используют в технике (например, при измерении вакуума).
Молекулярное течение. Эффузия газов
Молекулярное течение – течение газов в условиях вакуума, то есть когда молекулы не сталкиваются друг с другом.
В вакууме происходит передача импульса непосредственно стенкам сосуда, то есть происходит трение газа о стенки сосуда. Трение перестаёт быть внутренним, и понятие вязкости теряет свой прежний смысл (как трение одного слоя газа о другой).
Течение газа в условиях вакуума через отверстие (под действием разности давлений) называется эффузией газа.
Как при молекулярном течении, так и при эффузии, количество протекающего в единицу времени газа обратно пропорционально корню квадратному из молярной массы:
(3.6.1)
Эту зависимость тоже широко используют в технике, например для разделения изотопов газа U235 (отделяют от U238, используя газ UF6).
L=0.15 Гн v=50 Гц RL=?
===
RL=ω*L=2*π*v*L=2*3.14*50*0.15=47.1 Ом