Kinetická teorie plynů

Podobné dokumenty
Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny. He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

Přednáší a cvičí : Josef Šandera, UMEL

Povrchové procesy. Přichycení na povrch.. adsorbce. monomolekulární, multimolekulární (namalovat) Přichycení do objemu, také plyn v kapalině.

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

Kapitoly z fyzikální chemie KFC/KFCH. I. Základní pojmy FCH a kinetická teorie plynů

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

Plyn. 11 plynných prvků. Vzácné plyny He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Diatomické plynné prvky H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2

POHYBY V GRAVITAČNÍM POLI ZEMĚ POHYBY TĚLES V HOMOGENNÍM TÍHOVÉM POLI ZEMĚ

TERMODYNAMIKA Ideální plyn TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

IDEÁLNÍ PLYN 11. IDEÁLNÍ A REÁLNÝ PLYN, STAVOVÁ ROVNICE

Kinetická teorie ideálního plynu

Příklad 1 (25 bodů) Částice nesoucí náboj q vletěla do magnetického pole o magnetické indukci B ( 0,0, B)

Měření vakua. Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 1

Smíšený součin

přechodová (Allen) 0,44 ξ Re Poznámka: Usazování v turbulentní oblasti má omezený význam, protože se částice usazují velmi rychle.

IDEÁLNÍ PLYN I. Prof. RNDr. Emanuel Svoboda, CSc.

Počet atomů a molekul v monomolekulární vrstvě

3.3. Operace s vektory. Definice

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

6. Stavy hmoty - Plyny

V = π f 2 (x) dx. f(x) 1 + f 2 (x) dx. x 2 + y 2 = r 2

Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 tel února 2013

6. cvičení. Technické odstřely a jejich účinky

NEDESTRUKTIVNÍ ZKOUŠENÍ

Fáze a fázové přechody

6. Jehlan, kužel, koule

Hydrodynamika. ustálené proudění. rychlost tekutiny se v žádném místě nemění. je statické vektorové pole

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

Chemická kinetika. Reakce 1. řádu rychlost přímo úměrná koncentraci složky

silový účinek proudu, hydraulický ráz Proudění v potrubí

Transportní jevy v plynech Reálné plyny Fázové přechody Kapaliny

Mol. fyz. a termodynamika

Vibrace atomů v mřížce, tepelná kapacita pevných látek

Mechanika tekutin je nauka o rovnováze a makroskopickém pohybu tekutin a o jejich působení na tělesa do ní ponořená či jí obtékaná.

Obsah. 6.1 Augustova rovnice Hmotový tok Historický přehled 5

Přednáška 2. Martin Kormunda

Vnitřní energie ideálního plynu podle kinetické teorie

ATOMOVÁ A JADERNÁ FYZIKA

FYZIKA 2. ROČNÍK. Pozorovaný pohyb vlny je pohybem stavu hmoty, a nikoli pohybem hmoty samé.

Ionizační manometry. Při ionizaci plynu o koncentraci n nejsou ionizovány všechny molekuly, ale jenom část z nich n i = γn ; γ < 1.

9. Struktura a vlastnosti plynů

Tepelná vodivost. střední rychlost. T 1 > T 2 z. teplo přenesené za čas dt: T 1 T 2. tepelný tok střední volná dráha. součinitel tepelné vodivosti

VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Proudění reálné tekutiny

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

Student(ka): Písemná část státní závěrečné zkoušky Fyzika (učitelství) červen Bodové hodnocení: Hodnotil(a): Celkové hodnocení testu:

3. VEKTOROVÝ POČET A ANALYTICKÁ GEOMETRIE

F6450. Vakuová fyzika 2. Vakuová fyzika 2 1 / 32


F6450. Vakuová fyzika 2. () F / 21

9. Chemické reakce Kinetika

Kapaliny Molekulové vdw síly, vodíkové můstky

3. cvičení. Chemismus výbušnin. Trhací práce na lomech

1.8.9 Bernoulliho rovnice

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Chemická kinetika. Chemická kinetika studuje Rychlost chemických reakcí Mechanismus reakcí (reakční kroky)

Plazma. magnetosféra komety. zbytky po výbuchu supernovy. formování hvězdy. slunce

Fluktuace termodynamických veličin

Hydrostatika a hydrodynamika

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

Dynamika vozidla Hnací a dynamická charakteristika vozidla

Smíšený součin

Úloha IV.5... vrhač nožů

Fluidace Úvod: Úkol: Teoretický úvod:

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

1141 HYA (Hydraulika)

Teplota jedna ze základních jednotek soustavy SI, vyjadřována je v Kelvinech (značka K) další používané stupnice: Celsiova, Fahrenheitova

6.3.4 Jaderná síla. Předpoklady: , ,

Výpočet stability (odolnosti koryta)

Vícefázové reaktory. Probublávaný reaktor plyn kapalina katalyzátor. Zuzana Tomešová

FLUENT přednášky. Turbulentní proudění

Plazmové metody. Základní vlastnosti a parametry plazmatu

12 Rozvinutelné a zborcené plochy

Úloha 1: Vypočtěte hustotu uhlíku (diamant), křemíku, germania a α-sn (šedý cín) z mřížkové konstanty a hmotnosti jednoho atomu.

Příklady Kosmické záření

29. OBJEMY A POVRCHY TĚLES

Hmotnostní spektrometrie

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

Geometrie. RNDr. Yvetta Bartáková. Gymnázium, SOŠ a VOŠ Ledeč nad Sázavou

I Mechanika a molekulová fyzika

Přednáška 5. Martin Kormunda

Kovy - model volných elektronů

Přednáška 4. Úvod do fyziky plazmatu : základní charakteristiky plazmatu, plazma v elektrickém vf plazma. Doutnavý výboj : oblasti výboje

Metody separace. přírodních látek

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

Proudění plynu vakuovým potrubím

Fyzika IV. -ezv -e(z-zv) kov: valenční elektrony vodivostní elektrony. Elektronová struktura pevných látek model volných elektronů

FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH TECHNOLOGIÍ VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ. Vakuová technika. Garant předmětu: Doc.Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

FYZIKA MIKROSVĚTA. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Fyzika mikrosvěta - 3. ročník

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

ATOMOVÁ SPEKTROMETRIE

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený translační pohyb

VLIV SLUNEČNÍHO ZÁŘENÍ NA VĚTRANÉ STŘEŠNÍ KONSTRUKCE

Počítačový model plazmatu. Vojtěch Hrubý listopad 2007

Vlastnosti pevných látek

Spojení hmotové spektrometrie se separačními metodami

Transkript:

Kinetická teorie plynů 1 m 3 při tlaku 10 5 Pa teplotě o C obsahuje.,5 x 10 5 molekul při tlaku 10-7 Pa teplotě o C obsahuje.,5 x 10 13 molekul p>100 Pa makroskopické choání, plyn se posuzuje jako hmota s určitými lastnostmi p<1 Pa plyn se posuzuje jako samostatné částice Plyn jako kuloé částice elikosti řádoě 10-10 m Pohybují se nejrůznějšími rychlostmi, sráží se mezi sebou a stěnami Pro choání plynu platí klasická mechanika a teorie praděpodobnosti Rozdělení rychlosti molekul má izotropní charakter Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 1

Počet molekul dopadajících na jednotkoou plochu částicoý désť (efůzní ztah) Platí za nízkých tlaků, kdy se molekuly nesrážejí N n V pocet castic objem V horní a spodní poloině zůstáá n/ částic Předpokládáme, že poloina má složku kolmou k roníku, tj. n/4 dopadá na horní a spodní roníkoou roinu Podobný ztah platí i pro elektrony 1 N At. n. 4 1 N. n.. At. 4 Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno

Střední olná dráha molekul plynu střední olná dráha je zdálenost, kterou molekula přímočaře proletí mezi děma srážkami důležitý parametr pro pohyb částic e akuu d Vstr d Pohybliá molekula Uést předpoklady zjednodušení: Počet srážek z str je úměrný koncentraci částic n a rychlostnímu álci průměru d a ýšky str.t zstř A. stř. t. n πd. stř. t. n l stř 1 πd.. n πd n stř stř 1 πd. n kt πd l stř p l stř z Zaádime korekční člen (Clausius) stř stř. t Pro zduch a 0 0 C d d Obr. Zjednodušený model platí : p nkt l stř ( cm) 0,665 p( Pa) l stř ( cm) 0,005 p( Torr) Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 3

Střední olná dráha molekul plynu pro zduch při 5 o C P[torr] P[Pa] molekul/cm l stř [cm] 760 1,01x10 5,46x10 19 6,7x10-6 1 133 3,5x10 16 5,1x10-3 10-3 1,33x10-1 3,5x10 13 5,1 10-6 1,33x10-4 3,5x10 10 5,1x10 3 10-9 1,33x10-7 3,5x10 7 5,1x10 6 10-1 1,33x10-10 3,5x10 4 5,1x10 9 10-15 1,33x10-13 3,5x10 5,1x10 1 Zdroj: A.Roth: Vacuum Technology, 1990 Elseier Science B.V. 1990, Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 4

Maxwell-Bolltzmanoo rychlostní rozložení molekul plynu Molekuly neustále mění směr a rychlost záislosti na teplotě. K ýpočtu použíáme fyzikální statistiku F () dn N. 1 d 4π.(πRT ) 3. exp( RT ) 3 µ dn 1 4 µ kt f ( ). e 1 1 M µ RT R * T kt N d π kt Rychlost molekul plynu je záislá na teplotě a druhu plynu Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 5

Rychlostní rozložení molekul plynu zduch pro různé teploty Zdroj: John F. O Hanlon, A user Guide to Vacuum Technology Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 6

Rychlostní rozložení molekul plynu pro různé plyny Zdroj: John F. O Hanlon, A user Guide to Vacuum Technology Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 7

Rychlostní rozložení molekul plynu Dá se snadno dokázat experimentálně pomocí kondenzace částic rtuti - Maxwell Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 8

Nejpraděpodobnější rychlost (Most Probable Velocity) Hledáme I. extrém M.B. funkce. Prní deriace položíme 0 3 df ( ) 1 RT 4π.. e e d πrt RT RT df ( ) d 0 e RT.. 3 RT 0 3 RT RT p RT Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 9

Střední rychlost molekul plynu (Mean Square Velocity) Počítáme: Řešením dostaneme f ( ) d 0 1 8RT 8R0T 8kT π π. M π. µ Střední rychlost pro různé plynné fáze při 0 C o Plyn He Ar N H O Rychlost [m/s]: 100 380 453 564 Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 10

Efektiní rychlost molekul plynu (Root Mean Square Velocity ) Důležitá hodnota pro ýpočet tlaku, charakterizuje kinetické choání plynu Počítáme: 0 1 f ( ) d Řešením dostaneme RT 3R T M 3 0 3kT µ ef RT 3R T M 3 0 3kT µ Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 11

Rychlosti molekul plynu Vacuum Technology J.Boušek, FEEC, BUT Brno 1

Staoá ronice plynu pro nízké tlaky Klasická staoá ronice p. V n. R. T Pro p <1 Pa se částice posuzují samostatně, platí tar, 3R0 T 3kT ef 3RT M µ 1 p N. µ. p N. k. T 3 V ef V Vacuum Technology J.Boušek, FEEC, BUT Brno 13

Van der Waalsoa ronice (pro reálný plyn) Ronice respektuje objem molekul a přitažlié síly a +. V ( V b) R T p 0 pro n molů a +. V ( V b) nr T p 0 při elmi nízkých teplotách je p. blízké 0 odchylky se projeí při elmi nízkých teplotách a ysokých tlacích. Ve.t yhouje klasická ronice p.v nrot Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 14

Porchoé napětí Vysětlit a namaloat Vacuum Technology J.Šandera, FEEC, TU Brno 15