Движение и столкновение молекул газа

В газе молекулы перемещаются, испытывая соударения друг с другом. При каждом соударении скорость молекулы изменяется по величине и по направлению. Путь, проходимый молекулой, представляет ломанную линию (рис 6.2). Средняя длина пути (средняя длина свободного пробега λ) проходимого молекулой без соударений

где l_1,2 ..., l_{n-1, n} — длина пробега молекулы между последовательными столкновениями; z —число которых z.

Среднее время пробега

, (6.2)

Рис 6.3

где – средняя скорость молекулы.

При столкновении, центры молекул находятся на минимальном расстоянии друг от друга равном диаметру d молекулы (рис. 6.3). Эффективное сечение столкновения σ = π, что соответствует площади окружности с радиусом равным диаметру молекулы. С учетом движения молекул σ = πd². Длина пробега обратно пропорциональна сечению σ и числу молекул в единице объема (концентрация молекул – n)

. (6.3)

Концентрация молекул в одном моле определяется из отношения числа Авагадро N_A и объема V_A =22,4·10^-3 м³/моль.

При диаметре молекулы d=3·10^{-10 м средняя длина свободного пробега равна}

.