Скорость теплового движения
Скорость теплового движения — это скорость хаотического движения частиц вещества. При повышении температуры частицы в среднем движутся быстрее, а при понижении — медленнее.
Тепловое движение не имеет общего направления: частицы движутся во всех направлениях и постоянно сталкиваются друг с другом. Поэтому в состоянии равновесия средняя скорость частиц как вектор равна нулю, но модули их скоростей не равны нулю. Именно средняя по совокупности частиц характеристика скорости используется при описании вещества.
Скорость теплового движения определяется прежде всего абсолютной температурой. При одинаковой температуре более лёгкие частицы движутся быстрее тяжёлых. В школьных задачах для количественной оценки обычно используют среднеквадратичную скорость молекул.
Здесь \(T\) — абсолютная температура в кельвинах, \(m\) — масса одной молекулы, \(k\) — постоянная Больцмана. Из формулы видно: при постоянной массе молекулы скорость пропорциональна \(\sqrt{T}\), а не самой температуре. Эта связь является следствием теплового движения и равновесия.
Если абсолютная температура газа увеличилась в 4 раза, то при неизменной массе молекул характерная скорость увеличилась в \(\sqrt{4}=2\) раза.
Скорость теплового движения не означает направленное движение всего газа. В покоящемся сосуде газ может иметь нулевую среднюю векторную скорость, хотя его молекулы быстро движутся в разных направлениях.
Как изменится характерная скорость молекул одного и того же газа при увеличении абсолютной температуры в 9 раз?
Главное
- Скорость теплового движения характеризует хаотическое движение частиц вещества.
- При одинаковой массе частиц \(v\sim\sqrt{T}\): повышение температуры ускоряет движение.
- Для расчётов часто используют среднеквадратичную скорость \(v_{\text{ср.кв.}}=\sqrt{3kT/m}\).