2.2.1. Давление газа

Частицы газа с массой m0 и скоростью v, ударяясь о поверхность твердого тела, создают давление на эту поверхность. Для определения давления следует рассмотреть изменения, происходящие в движении частиц при ударе о поверхность, а также найти количество таких ударов.

Движение частиц происходит хаотически; это значит, что нет преимущественных направлений движения. Поэтому все одинаковые по площади участки стенок сосуда, в котором находится газ, испытывают статистически одинаковое число ударов за определенный промежуток времени.

Зная скорость частиц и их концентрацию n. можно вычислить количество частиц, соударяющихся в течение единицы времени с единицей поверхности, или так называемую частоту столкновений v’1, она тем больше, чем больше концентрация n и скорость v, т. е.

Если n выражено в см-3, v=vар в см•с-1, а v’1 в с-1•см-2, то для случая молекулярного движения коэффициент пропорциональности с равен 1/4, т. е.

Действительно (фиг. 2.2), среди n частиц газа, содержащихся в объеме 1 см3, 1/2 n частиц имеет составляющую скорости в положительном направлении х (к стенке 2).

При средней арифметической скорости vар время, необходимое молекуле на пробег пути l=2 см между стенками 1 и 2 туда и обратно, составляет

Каждая частица ударяется о поверхность 1 (или 2) с частотой

поэтому количество ударов 1/2 n частиц за единицу времени в соответствии с формулой (2.14) составит