Question

Объянсите процесс распостранения частиц в жидкостях и газах

Answer 1

Ответ:

Движение молекул в газах

В газах обычно расстояние между молекулами и атомами значительно больше размеров молекул, а силы притяжения очень малы. Поэтому газы не имеют собственной формы и постоянного объёма. Газы легко сжимаются, потому что силы отталкивания на больших расстояниях также малы. Газы обладают свойством неограниченно расширяться, заполняя весь предоставленный им объём. Молекулы газа движутся с очень большими скоростями, сталкиваются между собой, отскакивают друг от друга в разные стороны. Многочисленные удары молекул о стенки сосуда создают давление газа.

Движение молекул в жидкостях

В жидкостях молекулы не только колеблются около положения равновесия, но и совершают перескоки из одного положения равновесия в соседнее. Эти перескоки происходят периодически. Временной отрезок между такими перескоками получил название среднее время оседлой жизни (или среднее время релаксации) и обозначается буквой ?. Иными словами, время релаксации – это время колебаний около одного определённого положения равновесия. При комнатной температуре это время составляет в среднем 10-11 с. Время одного колебания составляет 10-12…10-13 с.

Время оседлой жизни уменьшается с повышением температуры. Расстояние между молекулами жидкости меньше размеров молекул, частицы расположены близко друг к другу, а межмолекулярное притяжение велико. Тем не менее, расположение молекул жидкости не является строго упорядоченным по всему объёму.

Жидкости, как и твёрдые тела, сохраняют свой объём, но не имеют собственной формы. Поэтому они принимают форму сосуда, в котором находятся. Жидкость обладает таким свойством, как текучесть. Благодаря этому свойству жидкость не сопротивляется изменению формы, мало сжимается, а её физические свойства одинаковы по всем направлениям внутри жидкости (изотропия жидкостей). Впервые характер молекулярного движения в жидкостях установил советский физик Яков Ильич Френкель (1894 – 1952).

Answer 2

Распространение частиц в жидкостях и газах осуществляется через два основных механизма: диффузию и конвекцию.

1. Диффузия: Диффузия - это процесс перемещения частиц вещества от области с более высокой концентрацией к области с более низкой концентрацией. Она происходит вследствие теплового движения частиц, которое обусловлено их кинетической энергией. Частицы двигаются в случайном порядке, сталкиваются друг с другом и с молекулами окружающей среды, что приводит к равномерному распределению частиц в пространстве. Диффузия имеет место как в газах, так и в жидкостях, но в газах она обычно происходит быстрее из-за более высокой подвижности частиц.

2. Конвекция: Конвекция - это процесс перемещения частиц вещества в результате различий в плотности или температуре. Она происходит в основном в жидкостях, хотя также может наблюдаться в газах. Когда разница в плотности создает градиент плотности, возникают конвекционные потоки. Возможны два типа конвекции:

   • Естественная конвекция: Возникает, когда разница в плотности вызвана нагревом или охлаждением среды. В жидкостях и газах нагретая область становится менее плотной и поднимается вверх, а более холодная область становится более плотной и опускается вниз, образуя циркуляционные потоки.

   • Принудительная конвекция: Возникает при наличии внешней силы, такой как ветер или насосы, которая вызывает движение жидкости или газа. Примерами могут быть вентиляционные системы или циркуляционные насосы.

Оба этих механизма, диффузия и конвекция, играют важную роль в распространении частиц в жидкостях и газах. Различные факторы, такие как температура, давление, концентрация и физические свойства среды, могут влиять на эти процессы и их скорость.