Урок 152. Среднеквадратичная скорость молекул. Опыт Штерна

• Обсуждение средней кинетической энергии молекул.  

• Связь средней кинетической энергии с абсолютной температурой и скоростью.  

• Тема урока: средняя квадратичная скорость молекул.  

• Конспект и задачи для следующего урока.  

• Изучение параграфа 67 по задачнику Кирика для 10 класса.  

• Задачи с номерами 6, 1, 4, 13.  

• Средняя кинетическая энергия многоатомной молекулы.  

• Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения.  

• Связь средней кинетической энергии с массой и скоростью.  

• Формула для средней квадратичной скорости.  

• Обозначение и физический смысл среднеквадратичной скорости.  

• Формула для нахождения среднеквадратичной скорости.  

• Переход от массы молекулы к малярной массе.  

• Введение универсальной газовой постоянной.  

• Формула для среднеквадратичной скорости с использованием универсальной газовой постоянной.  

• Пропорциональность среднеквадратичной скорости корню квадратному из температуры.  

• Влияние массы молекул на среднеквадратичную скорость.  

• Пример расчета среднеквадратичной скорости для азота при 27°C.  

• Объяснение единиц измерения универсальной газовой постоянной.  

• Пример расчета среднеквадратичной скорости для азота при 300 К.  

• Подведение итогов и обсуждение единиц измерения.  

• Корень квадратный из джоуля равен ньютон-метру.  

• Ньютон-метр можно выразить через килограмм-метры в секунду в квадрате.  

• Ускорение свободного падения равно 9.8 метров в секунду в квадрате.  

• Скорость молекул азота составляет около 517 метров в секунду.  

• Для более тяжелых газов скорость молекул меньше, для легких газов, таких как водород, больше.  

• Средняя квадратичная скорость молекул водорода в 14 раз больше, чем у азота.  

• Немецкий физик Отто Штерн в 1920 году предложил метод измерения скоростей молекул.  

• Штерн жил в Германии до 1933 года, затем переехал в Америку.  

• Он открыл спин электрона и измерил скорость атомов серебра.  

• Штерн использовал платиновую проволоку для испарения атомов серебра.  

• Установка находилась в глубоком вакууме для предотвращения столкновений с молекулами воздуха.  

• Атомы серебра оседали на внутренней поверхности цилиндров, образуя полоску серебра.  

• Цилиндры могли вращаться с одинаковой угловой скоростью.  

• При вращении атомы серебра оседали в разных местах на большом цилиндре.  

• Смещение полоски серебра зависело от скорости молекул.  

• Смещение полоски серебра можно рассчитать через радиус цилиндров и частоту вращения.  

• Штерн определил скорость молекул по формуле, учитывающей смещение и радиус цилиндров.  

• Оказалось, что молекулы имеют разные скорости, что привело к размытой полосе оседания.  

• Молекулы оседали в разных местах, что указывало на их разные скорости.  

• Наиболее вероятная скорость отличается от средней квадратичной.  

• Опыт Штерна доказал существование распределения молекул по скоростям.  

• Пример задачи из задачника Гельфгата.  

• Использование формул для скорости.  

• Объяснение задачи: прибор вращался с частотой 40 оборотов в секунду, радиусы цилиндров 2 см и 20 см.  

• Обозначение расстояния, на котором осядут атомы серебра.  

• Объяснение, что это расстояние икс.  

• Пояснение, что икс - это разница смещений полосок для двух значений скорости.  

• Формула для расчета дельта-один и дельта-два.  

• Преобразование формулы для упрощения вычислений.  

• Приведение к общему знаменателю для упрощения расчетов.  

• Подстановка значений в формулу.  

• Расчет икс: 0.015 метров или 15 миллиметров.  

• Объяснение, что полосочки будут отстоять на 15 миллиметров или 1.5 сантиметра.