Больцман тұрақтысын анықтау

1. 
   Эксперименттік қондырғымен танысу.
   
2. 
   Зертханалық жұмысты орындау.
   
3. 
   Алынған нәтижеге қорытынды жасау.
   
4. 
   Зертханалық жұмысты безендіру және қорғау.
   

Молекулалық - кинетикалық теорияның негізгі қағидалары бойынша барлық заттар атом мен молекулалардан құралады. Олар үздіксіз бейберекет қозғалады. Зат бөлшектерінің арасында ара қашықтықтың белгілі бір дәрежесіне кері пропорционал - өзара тартылу және тебілу күштері әсер етеді. Молекулалардың өзара әсерлесу күшіне және бейберекет қоғалыстың интенсивтілігіне орай заттардың үш агрегат күйі: қатты, сұйық және газ күйлері кездеседі. Сыртқы жағдайлардың (температура, қысым) өзгеруіне байланысты заттардың бір күйден екінші күйге ауысуы, яғни бірінші текті фазалық ауысы байқалады.

Заттардың газ күйінде жылулық қозғалысы өте интенсивті, ал өзара әсерлесу күші басқа күйлермен салыстырғанда ең азы. Сондықтан молекулалардың өзара әсерлесу күшін және мөлшерін елемесек, бейберекет қозғалыстағы материалдық нүктелердің жиынтығы газдың моделі ретінде алынады.

Газдың ыдыс қабырғасына түсірген қысымы газ молекулаларының қабырғасымен соқтығысу нәтижесінде пайда болады. Молекулалардың кинетикалық энергиясы неғұрлым көп болса, солғұрлым қысым да көп болатыны белгілі. Молекулалы кинетикалық теорияның негізгі теңдеуі бойынша:

мұндағы p - газ қысымы, n - молекулалар концентрациясы, яғни бірлік көлемдегі молекулалар саны және m, v молекуланың массасы мен жылдамдығы.

- молекулалар жылулық қозғалыстарының орташа кинетикалық энергиясы.

Егер

екендігін ескерсек, онда (1) теңдеуді мына түрде жазуға болады:

p = nkT (3)

мұндағы Т - газдың температурасы.

Идеал газ қоспасының және құраушыларын өзара байланыссыз деуге болады. Газ құраушыларының әрқайсысы (3) теңдеуімен анықталатын қысым туғызады, ал жалпы қысым олардың қосындысына тең болады:

p = n₁kТ + n₂kТ + n₃kT + ... + n_іkТ = p₁ + р₂ +...+ p_і (4)

мұндағы p_і парциәл қысым, n_і - жеке құраушылардың концентрациялары. (4) теңдеуді Дәлтон заңы деп атайды. Газдардың концентрациясы (қысымы) жеткілікті үлкен болған кезде, қоспаның құраушыларының өзара әсерлесуі нәтижесінде Дәлтон заңынан ауытқу байқалады.

Парциәл қысым үшін өрнекті басқаша жазуға болады:

pі = nіkТ (5)

Молекулалар концентрациясы анықтамасы бойынша n_і =N_і/V, мұндағы N_і -қоспаның і- құраушысының молекулалар саны, V - ыдыс көлемі. Осыларды ескеріп (5) теңдеуін мына түрде жазуға болады:

немесе

мұндағы N_a - Авогадро саны, _і - і құраушының мөлдік саны.

Мөлдік санды масса арқылы табуға болады:

(8)

мұндағы _і - мөлдік масса.

Сонымен ( формуланы мына түрде жазамыз:


(9)