আণবিক গতিবিদ্যা। স্কুল এনসাইক্লোপিডিয়া। স্ট্যাটাস প্যারামিটার এবং ফাংশন। রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ

আণবিক গতি তত্ত্ব(সংক্ষেপে MKT) - একটি তত্ত্ব যা 19 শতকে উদ্ভূত হয়েছিল এবং তিনটি প্রধান প্রায় সঠিক বিধানের দৃষ্টিকোণ থেকে পদার্থের গঠন, প্রধানত গ্যাসগুলিকে বিবেচনা করে:

    সমস্ত দেহ কণা দ্বারা গঠিত। পরমাণু, অণুএবং আয়ন;

    কণা ক্রমাগত আছে বিশৃঙ্খলআন্দোলন (তাপীয়);

    কণা একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে একেবারে ইলাস্টিক সংঘর্ষ.

MKT সবচেয়ে সফল ভৌত তত্ত্বগুলির মধ্যে একটি হয়ে উঠেছে এবং বেশ কয়েকটি পরীক্ষামূলক তথ্য দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছে। আইসিটির বিধানের প্রধান প্রমাণ ছিল:

    ডিফিউশন

    ব্রোমিন

    পরিবর্তন সামগ্রিক রাজ্যপদার্থ

MCT-এর উপর ভিত্তি করে, আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের বেশ কয়েকটি শাখা তৈরি করা হয়েছে, বিশেষ করে, শারীরিক গতিবিদ্যাএবং পরিসংখ্যানগত বলবিদ্যা. পদার্থবিজ্ঞানের এই শাখাগুলিতে, শুধুমাত্র আণবিক (পারমাণবিক বা আয়নিক) সিস্টেমগুলি অধ্যয়ন করা হয় না, যা শুধুমাত্র "তাপীয়" গতিতে নয় এবং একেবারে স্থিতিস্থাপক সংঘর্ষের মাধ্যমেও যোগাযোগ করে না। আণবিক-কাইনেটিক তত্ত্ব শব্দটি আধুনিক তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যায় ব্যবহারিকভাবে ব্যবহৃত হয় না, যদিও এটি সাধারণ পদার্থবিদ্যার পাঠ্যপুস্তকগুলিতে পাওয়া যায়।

আদর্শ গ্যাস - গানিতিক প্রতিমাণ গ্যাস, যা অনুমান করে যে: 1) বিভবশক্তিমিথস্ক্রিয়া অণুতুলনায় অবহেলিত হতে পারে গতিসম্পর্কিত শক্তি; 2) গ্যাসের অণুর মোট আয়তন নগণ্য। অণুর মধ্যে কোন আকর্ষণ বা বিকর্ষণ শক্তি নেই, নিজেদের মধ্যে এবং জাহাজের দেয়ালের সাথে কণার সংঘর্ষ। একেবারে ইলাস্টিক, এবং অণুর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া সময় সংঘর্ষের মধ্যে গড় সময়ের তুলনায় নগণ্য। একটি আদর্শ গ্যাসের বর্ধিত মডেলে, যে কণাগুলি দিয়ে এটি গঠিত হয় তাদেরও স্থিতিস্থাপক আকারে একটি আকৃতি থাকে গোলকবা উপবৃত্তাকার, যা শুধুমাত্র অনুবাদমূলক নয়, বরং ঘূর্ণন-দোলক গতির শক্তি, সেইসাথে শুধুমাত্র কেন্দ্রীয় নয়, কণার অ-কেন্দ্রীয় সংঘর্ষ ইত্যাদিকেও বিবেচনায় নেওয়ার অনুমতি দেয়।

ধ্রুপদী আদর্শ গ্যাস রয়েছে (এর বৈশিষ্ট্যগুলি ক্লাসিক্যাল মেকানিক্সের আইন থেকে প্রাপ্ত এবং বর্ণনা করা হয়েছে বোল্টজম্যান পরিসংখ্যান)এবং কোয়ান্টাম আদর্শ গ্যাস (বৈশিষ্ট্যগুলি পরিসংখ্যানবিদদের দ্বারা বর্ণিত কোয়ান্টাম মেকানিক্সের আইন দ্বারা নির্ধারিত হয় ফার্মি - ডিরাকবা বোস - আইনস্টাইন)

ক্লাসিক্যাল আদর্শ গ্যাস

একটি আদর্শ গ্যাসের আয়তন স্থির চাপে তাপমাত্রার উপর রৈখিকভাবে নির্ভর করে

আণবিক গতিগত ধারণার উপর ভিত্তি করে একটি আদর্শ গ্যাসের বৈশিষ্ট্যগুলি একটি আদর্শ গ্যাসের ভৌত মডেলের উপর ভিত্তি করে নির্ধারিত হয়, যেখানে নিম্নলিখিত অনুমানগুলি তৈরি করা হয়:

এই ক্ষেত্রে, গ্যাস কণাগুলি একে অপরের থেকে স্বাধীনভাবে চলাচল করে, দেওয়ালে গ্যাসের চাপ প্রতি ইউনিট সময় প্রাচীরের সাথে কণার সংঘর্ষের সময় স্থানান্তরিত মোট ভরবেগের সমান, অভ্যন্তরীণ শক্তি- গ্যাস কণার শক্তির সমষ্টি।

সমতুল্য সূত্র অনুসারে, একটি আদর্শ গ্যাস হল এক যা একই সাথে মেনে চলে বয়েলের আইন - মারিওটএবং গে লুসাক , এটাই:

কোথায় চাপ এবং পরম তাপমাত্রা। একটি আদর্শ গ্যাসের বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করা হয়েছে মেন্ডেলিভ-ক্লেপিরন সমীকরণ

,

কোথায় - , - ওজন, - পেষক ভর.

কোথায় - কণা ঘনত্ব, - বোল্টজম্যানের ধ্রুবক.

যেকোনো আদর্শ গ্যাসের জন্য, মায়ারের অনুপাত:

কোথায় - সার্বজনীন গ্যাস ধ্রুবক, - মোলার তাপ ধারনক্ষমতাধ্রুব চাপে, - ধ্রুব ভলিউমে মোলার তাপ ক্ষমতা।

ম্যাক্সওয়েল দ্বারা অণুর বেগের বন্টনের পরিসংখ্যানগত গণনা করা হয়েছিল।

একটি গ্রাফ আকারে ম্যাক্সওয়েল দ্বারা প্রাপ্ত ফলাফল বিবেচনা করুন.

গ্যাসের অণুগুলো চলতে চলতে ক্রমাগত সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। সংঘর্ষে প্রতিটি অণুর গতি পরিবর্তিত হয়। এটি উঠতে এবং পড়ে যেতে পারে। তবে, আরএমএস গতি অপরিবর্তিত রয়েছে। এটি এই সত্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় একটি গ্যাসে, অণুর একটি নির্দিষ্ট স্থির বেগ বিতরণ সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না, যা একটি নির্দিষ্ট পরিসংখ্যান আইন মেনে চলে। একটি পৃথক অণুর গতি সময়ের সাথে পরিবর্তিত হতে পারে, তবে গতির একটি নির্দিষ্ট পরিসরে গতি সহ অণুগুলির অনুপাত অপরিবর্তিত থাকে।

প্রশ্ন উত্থাপন করা অসম্ভব: কতগুলি অণুর একটি নির্দিষ্ট গতি রয়েছে। আসল বিষয়টি হল, যদিও অণুর সংখ্যা যে কোনও ছোট আয়তনেও খুব বেশি, কিন্তু গতির মানের সংখ্যা নির্বিচারে বড় (একটি অনুক্রমিক সিরিজের সংখ্যার মতো), এবং এটি ঘটতে পারে যে একটি অণুতে একটি নেই প্রদত্ত গতি।

ভাত। 3.3

বেগের উপর অণুর বিতরণের সমস্যাটি নিম্নরূপ প্রণয়ন করা উচিত। ইউনিট ভলিউম যাক nঅণু কোন অনুপাত থেকে অণুর বেগ আছে v 1 থেকে v 1 + ∆ v? এটি একটি পরিসংখ্যানগত কাজ।

স্টার্নের অভিজ্ঞতার উপর ভিত্তি করে, এটা আশা করা যায় যে সর্বাধিক সংখ্যক অণুর কিছু গড় গতি থাকবে এবং দ্রুত এবং ধীর অণুর অনুপাত খুব বেশি নয়। প্রয়োজনীয় পরিমাপ দেখায় যে অণুর ভগ্নাংশ, বেগের ব্যবধানকে উল্লেখ করা হয় Δ v, অর্থাৎ , চিত্রে দেখানো ফর্ম আছে। 3.3। ম্যাক্সওয়েল 1859 সালে সম্ভাব্যতা তত্ত্বের ভিত্তিতে তাত্ত্বিকভাবে এই ফাংশনটি নির্ধারণ করেছিলেন। তখন থেকে একে বলা হয় অণুর বেগ বন্টন ফাংশন বা ম্যাক্সওয়েলের সূত্র।

আসুন আদর্শ গ্যাস অণুর বেগ বন্টন ফাংশন বের করি

- গতির কাছাকাছি গতির ব্যবধান .

ব্যবধানে থাকা অণুর গতিবেগ হল সংখ্যা
.

বিবেচিত আয়তনে অণুর সংখ্যা।

- অণুর কোণ যার বেগ ব্যবধানের অন্তর্গত
.

বেগের কাছাকাছি একক বেগের ব্যবধানে অণুর ভগ্নাংশ .

- ম্যাক্সওয়েলের সূত্র।

ম্যাক্সওয়েলের পরিসংখ্যান পদ্ধতি ব্যবহার করে, আমরা নিম্নলিখিত সূত্রটি পাই:

.

একটি অণুর ভর,
বোল্টজম্যান ধ্রুবক।

অবস্থা থেকে সবচেয়ে সম্ভাব্য গতি নির্ধারণ করা হয়
.

সমাধান আমরা পেতে
;
.

b/w বোঝান
.

তারপর
.

একটি প্রদত্ত গতির কাছাকাছি বেগের একটি নির্দিষ্ট পরিসরে অণুর ভগ্নাংশ গণনা করা যাক।

.

.

ব্যবধানে বেগ আছে এমন অণুগুলির অনুপাত
,
,
.

ম্যাক্সওয়েলের ধারণাগুলি বিকাশ করে, বোল্টজম্যান একটি বল ক্ষেত্রের অণুর বেগ বন্টন গণনা করেছিলেন। ম্যাক্সওয়েল ডিস্ট্রিবিউশনের বিপরীতে, বোল্টজম্যান ডিস্ট্রিবিউশন অণুর গতিশক্তির পরিবর্তে গতিশক্তি এবং সম্ভাব্য শক্তির যোগফল ব্যবহার করে।

ম্যাক্সওয়েল বিতরণে:
.

বোল্টজম্যান বিতরণে:
.

একটি মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে

.

আদর্শ গ্যাস অণুর ঘনত্বের সূত্র হল:

এবং যথাক্রমে

বোল্টজম্যান বিতরণ।

পৃথিবীর পৃষ্ঠে অণুর ঘনত্ব।

- উচ্চতায় অণুর ঘনত্ব .

তাপ ধারনক্ষমতা.

একটি শরীরের তাপ ক্ষমতা অনুপাতের সমান একটি শারীরিক পরিমাণ

,
.

এক মোলের তাপ ক্ষমতা - মোলার তাপ ক্ষমতা

.

কারণ
- প্রক্রিয়া ফাংশন
, তারপর
.

বিবেচনা করা

;

;




.

- মায়ারের সূত্র।

যে. তাপ ক্ষমতা গণনা করার সমস্যা খুঁজে পেতে হ্রাস করা হয় .

.


এক তিলের জন্য:

, তাই
.

    ডায়াটমিক গ্যাস (O 2, N 2, Cl 2, CO, ইত্যাদি)।

(হার্ড ডাম্বেল মডেল)।

স্বাধীনতার মোট ডিগ্রির সংখ্যা:

.

তারপর
, তারপর

;
.

এর মানে হল যে তাপ ক্ষমতা ধ্রুবক হতে হবে। যাইহোক, অভিজ্ঞতা দেখায় যে তাপ ক্ষমতা তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে।

যখন তাপমাত্রা কমানো হয়, প্রথমে স্বাধীনতার কম্পন ডিগ্রী "হিমায়িত" হয় এবং তারপর স্বাধীনতার ঘূর্ণনশীল ডিগ্রী।

আইন অনুযায়ী কোয়ান্টাম বলবিজ্ঞানএকটি ধ্রুপদী কম্পাঙ্ক সহ একটি হারমোনিক অসিলেটরের শক্তি শুধুমাত্র একটি পৃথক মান গ্রহণ করতে পারে

    পলিটমিক গ্যাস (H 2 O, CH 4, C 4 H 10 O, ইত্যাদি)।

;
;
;

পরীক্ষামূলক তথ্যের সাথে তাত্ত্বিক তথ্যের তুলনা করা যাক।

এটা পরিষ্কার যে 2 পারমাণবিক গ্যাস সমান , কিন্তু তাপ ক্ষমতা তত্ত্বের বিপরীতে কম তাপমাত্রায় পরিবর্তন হয়।

বক্ররেখা যেমন একটি কোর্স থেকে স্বাধীনতার ডিগ্রির "হিমাঙ্ক" সাক্ষ্য দেয়। বিপরীতে, উচ্চ তাপমাত্রায়, স্বাধীনতার অতিরিক্ত ডিগ্রী সংযুক্ত থাকে  এই তথ্যগুলি অভিন্ন বন্টন উপপাদ্যের উপর সন্দেহ সৃষ্টি করে। আধুনিক পদার্থবিদ্যা নির্ভরতা ব্যাখ্যা করা সম্ভব করে তোলে থেকে কোয়ান্টাম ধারণা ব্যবহার করে।

কোয়ান্টাম পরিসংখ্যান তাপমাত্রার উপর গ্যাসের তাপ ক্ষমতার (বিশেষত, ডায়াটমিক গ্যাস) নির্ভরতা ব্যাখ্যা করার অসুবিধা দূর করেছে। কোয়ান্টাম মেকানিক্সের বিধান অনুসারে, অণুর ঘূর্ণন গতির শক্তি এবং পরমাণুর কম্পনের শক্তি শুধুমাত্র বিচ্ছিন্ন মান গ্রহণ করতে পারে। যদি তাপীয় গতির শক্তি প্রতিবেশী শক্তির স্তরের শক্তির পার্থক্যের তুলনায় অনেক কম হয় (), তবে অণুর সংঘর্ষ কার্যত স্বাধীনতার ঘূর্ণন এবং কম্পনগত ডিগ্রীকে উত্তেজিত করে না। অতএব, নিম্ন তাপমাত্রায়, একটি ডায়াটমিক গ্যাসের আচরণ একটি মোনাটমিক গ্যাসের মতোই। যেহেতু প্রতিবেশী ঘূর্ণনশীল শক্তির স্তরগুলির মধ্যে পার্থক্য প্রতিবেশী কম্পনের স্তরগুলির তুলনায় অনেক ছোট ( ), তারপর ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রার সাথে, স্বাধীনতার ঘূর্ণনশীল ডিগ্রীগুলি প্রথমে উত্তেজিত হয়। ফলস্বরূপ, তাপ ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়। তাপমাত্রার আরও বৃদ্ধির সাথে, স্বাধীনতার কম্পনশীল ডিগ্রিগুলিও উত্তেজিত হয় এবং তাপ ক্ষমতার আরও বৃদ্ধি ঘটে। উঃ আইনস্টাইন, প্রায় বিশ্বাস করতেন যে ক্রিস্টাল জালির পরমাণুর কম্পন স্বাধীন। একই ফ্রিকোয়েন্সির সাথে স্বতন্ত্রভাবে দোদুল্যমান হারমোনিক অসিলেটরের সেট হিসাবে একটি স্ফটিকের মডেল ব্যবহার করে, তিনি একটি স্ফটিক জালির তাপ ক্ষমতার একটি গুণগত কোয়ান্টাম তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন। এই তত্ত্বটি পরবর্তীকালে ডেবাই দ্বারা বিকশিত হয়েছিল, যিনি বিবেচনা করেছিলেন যে একটি স্ফটিক জালিতে পরমাণুর কম্পন স্বাধীন নয়। দোলকের অবিচ্ছিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি বর্ণালী বিবেচনা করার পরে, ডেবি দেখিয়েছেন যে কোয়ান্টাম অসিলেটরের গড় শক্তিতে প্রধান অবদান ইলাস্টিক তরঙ্গের সাথে সম্পর্কিত কম ফ্রিকোয়েন্সিতে দোলন দ্বারা তৈরি হয়। একটি কঠিনের তাপীয় উত্তেজনাকে একটি স্ফটিকের মধ্যে ছড়িয়ে থাকা ইলাস্টিক তরঙ্গ হিসাবে বর্ণনা করা যেতে পারে। পদার্থের বৈশিষ্ট্যের কর্পাসকুলার-ওয়েভ দ্বৈতবাদ অনুসারে, একটি স্ফটিকের স্থিতিস্থাপক তরঙ্গের সাথে তুলনা করা হয় quasiparticles-ফোননযে শক্তি আছে. একটি ফোনন একটি ইলাস্টিক তরঙ্গের একটি শক্তি কোয়ান্টাম, যা একটি প্রাথমিক উত্তেজনা যা একটি মাইক্রো পার্টিকেলের মতো আচরণ করে।ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশনের পরিমাপকরণ যেমন ফোটনের ধারণার দিকে পরিচালিত করেছিল, তেমনি স্থিতিস্থাপক তরঙ্গের পরিমাপকরণ (সলিডের অণুগুলির তাপীয় কম্পনের ফলে) ফোননগুলির ধারণার দিকে পরিচালিত করেছিল। স্ফটিক জালির শক্তি ফোনন গ্যাসের শক্তির সমষ্টি। Quasiparticles (বিশেষত, ফোনন) সাধারণ মাইক্রো পার্টিকেল (ইলেকট্রন, প্রোটন, নিউট্রন, ইত্যাদি) থেকে খুব আলাদা, যেহেতু তারা সিস্টেমের অনেক কণার যৌথ গতির সাথে যুক্ত।

    ফোননগুলি শূন্যে উঠতে পারে না, তারা কেবল একটি স্ফটিকের মধ্যে বিদ্যমান।

    একটি ফোননের ভরবেগের একটি অদ্ভুত বৈশিষ্ট্য রয়েছে: যখন ফোননগুলি একটি স্ফটিকের সাথে সংঘর্ষ হয়, তখন তাদের ভরবেগটি পৃথক অংশে স্ফটিক জালিতে স্থানান্তরিত হতে পারে - এই ক্ষেত্রে ভরবেগ সংরক্ষিত হয় না। অতএব, ফোননগুলির ক্ষেত্রে, কেউ একটি আধা-বেগের কথা বলে।

    ফোননগুলির শূন্য স্পিন থাকে এবং বোসন হয়, এবং তাই ফোনন গ্যাস বোস-আইনস্টাইন পরিসংখ্যান মেনে চলে।

    ফোনন নির্গত এবং শোষিত হতে পারে, কিন্তু তাদের সংখ্যা ধ্রুবক রাখা হয় না।

ফোনন গ্যাসে (স্বতন্ত্র বোস কণার গ্যাস) বোস-আইনস্টাইন পরিসংখ্যানের প্রয়োগ ডেবাইকে নিম্নলিখিত পরিমাণগত উপসংহারে নিয়ে যায়। উচ্চ তাপমাত্রায়, যা বৈশিষ্ট্যযুক্ত ডেবাই তাপমাত্রার (শাস্ত্রীয় অঞ্চল) থেকে অনেক বেশি, কঠিন পদার্থের তাপ ক্ষমতা ডুলং এবং পেটিট আইন দ্বারা বর্ণনা করা হয়েছে, যে অনুসারে স্ফটিক অবস্থায় রাসায়নিকভাবে সরল দেহগুলির মোলার তাপ ক্ষমতা একই। এবং তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে না। নিম্ন তাপমাত্রায়, যখন (কোয়ান্টাম অঞ্চল), তাপ ক্ষমতা থার্মোডাইনামিক তাপমাত্রার তৃতীয় শক্তির সমানুপাতিক হয়: বৈশিষ্ট্যযুক্ত ডেবাই তাপমাত্রা হল: , যেখানে স্ফটিক জালির ইলাস্টিক কম্পনের সীমাবদ্ধ ফ্রিকোয়েন্সি।

এই বিষয়ের কেন্দ্রীয় ধারণা হল অণুর ধারণা; স্কুলছাত্রীদের দ্বারা এর আত্তীকরণের জটিলতা এই কারণে যে অণু একটি বস্তু যা সরাসরি পর্যবেক্ষণযোগ্য নয়। অতএব, শিক্ষককে অবশ্যই দশম-শ্রেণির পাঠকদের মাইক্রোকজমের বাস্তবতা, এর জ্ঞানের সম্ভাবনা সম্পর্কে বোঝাতে হবে। এই বিষয়ে, অণুগুলির অস্তিত্ব এবং গতি প্রমাণ করে এবং তাদের প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলি (পেরিন, রেইলে এবং স্টার্নের শাস্ত্রীয় পরীক্ষাগুলি) গণনা করার অনুমতি দেয় এমন পরীক্ষাগুলির বিবেচনায় অনেক মনোযোগ দেওয়া হয়। উপরন্তু, অণুর বৈশিষ্ট্য নির্ধারণের জন্য গণনা পদ্ধতির সাথে শিক্ষার্থীদের পরিচিত করার পরামর্শ দেওয়া হয়। অণুর অস্তিত্ব এবং গতিবিধির প্রমাণ বিবেচনা করার সময়, ছাত্রদের ব্রাউনের ছোট স্থগিত কণার এলোমেলো আন্দোলনের পর্যবেক্ষণ সম্পর্কে বলা হয়, যা পর্যবেক্ষণের পুরো সময়ে থামেনি। সেই সময়ে, এই আন্দোলনের কারণের একটি সঠিক ব্যাখ্যা দেওয়া হয়নি, এবং প্রায় 80 বছর পরে এ. আইনস্টাইন এবং এম. স্মোলুচভস্কি তৈরি করেছিলেন এবং জে. পেরিন পরীক্ষামূলকভাবে ব্রাউনিয়ান আন্দোলনের তত্ত্বটি নিশ্চিত করেছিলেন। ব্রাউনের পরীক্ষা-নিরীক্ষার বিবেচনা থেকে, নিম্নলিখিত সিদ্ধান্তগুলি আঁকতে হবে: ক) ব্রাউনিয়ান কণার গতি সেই পদার্থের অণুর প্রভাব দ্বারা সৃষ্ট হয় যেখানে এই কণাগুলি স্থগিত থাকে; b) ব্রাউনিয়ান গতি ক্রমাগত এবং এলোমেলো, এটি পদার্থের বৈশিষ্ট্যের উপর নির্ভর করে যেখানে কণাগুলি স্থগিত থাকে; গ) ব্রাউনিয়ান কণার গতিবিধি এই কণাগুলি যে মাধ্যমটিতে অবস্থিত তার অণুগুলির গতিবিধি বিচার করা সম্ভব করে তোলে; ঘ) ব্রাউনিয়ান গতি অণুর অস্তিত্ব, তাদের গতি এবং এই গতির অবিচ্ছিন্ন ও বিশৃঙ্খল প্রকৃতি প্রমাণ করে। অণুগুলির গতিবিধির এই প্রকৃতির নিশ্চিতকরণ ফরাসি পদার্থবিদ ডুনয়ের (1911) এর পরীক্ষায় প্রাপ্ত হয়েছিল, যিনি দেখিয়েছিলেন যে গ্যাসের অণুগুলি বিভিন্ন দিকে চলে এবং সংঘর্ষের অনুপস্থিতিতে তাদের নড়াচড়া রেক্টিলীয় হয়। বর্তমানে, কেউ অণুর অস্তিত্ব সম্পর্কে সন্দেহ করে না। প্রযুক্তির অগ্রগতি সরাসরি বড় অণু পর্যবেক্ষণ করা সম্ভব করেছে। একটি প্রজেকশন ল্যাম্প বা একটি কোডোস্কোপ ব্যবহার করে উল্লম্ব অভিক্ষেপে ব্রাউনিয়ান গতির একটি মডেলের প্রদর্শনের সাথে ব্রাউনিয়ান গতি সম্পর্কে গল্পের সাথে সাথে "অণু এবং আণবিক গতি" ফিল্ম থেকে "ব্রাউনিয়ান মোশন" ফিল্ম ফ্র্যাগমেন্ট দেখানোর পরামর্শ দেওয়া হচ্ছে। . উপরন্তু, একটি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে তরলগুলিতে ব্রাউনিয়ান গতি পর্যবেক্ষণ করা দরকারী। ওষুধটি দুটি দ্রবণের সমান অংশের মিশ্রণ থেকে তৈরি করা হয়: একটি 1% সালফিউরিক অ্যাসিড দ্রবণ এবং হাইপোসালফাইটের একটি 2% জলীয় দ্রবণ। প্রতিক্রিয়ার ফলে, সালফার কণা তৈরি হয়, যা দ্রবণে স্থগিত থাকে। এই মিশ্রণের দুটি ফোঁটা একটি কাচের স্লাইডে রাখা হয় এবং সালফার কণার আচরণ পর্যবেক্ষণ করা হয়। প্রস্তুতিটি জলে দুধের অত্যন্ত মিশ্রিত দ্রবণ থেকে বা জলে জলরঙের রঙের দ্রবণ থেকে তৈরি করা যেতে পারে। অণুর আকারের বিষয়টি নিয়ে আলোচনা করার সময়, R. Rayleigh-এর পরীক্ষার সারমর্ম বিবেচনা করা হয়, যা নিম্নরূপ: জলপাই তেলের একটি ফোঁটা একটি বড় পাত্রে ঢেলে জলের পৃষ্ঠে স্থাপন করা হয়। ড্রপটি জলের পৃষ্ঠের উপর ছড়িয়ে পড়ে এবং একটি বৃত্তাকার ফিল্ম গঠন করে। Rayleigh পরামর্শ দিয়েছিলেন যে যখন ড্রপটি ছড়িয়ে পড়া বন্ধ করে, তখন এর পুরুত্ব একটি অণুর ব্যাসের সমান হয়ে যায়। পরীক্ষাগুলি দেখায় যে বিভিন্ন পদার্থের অণুগুলির বিভিন্ন আকার রয়েছে, কিন্তু অণুর আকার অনুমান করতে তারা 10 -10 মিটারের সমান একটি মান নেয়৷ একটি অনুরূপ পরীক্ষা ক্লাসে করা যেতে পারে৷ অণুর আকার নির্ধারণের জন্য গণনা পদ্ধতি প্রদর্শনের জন্য, তাদের ঘনত্ব এবং অ্যাভোগাড্রো ধ্রুবক থেকে বিভিন্ন পদার্থের অণুর ব্যাস গণনা করার একটি উদাহরণ দেওয়া হয়েছে। স্কুলছাত্রদের পক্ষে ছোট আকারের অণু কল্পনা করা কঠিন; অতএব, তুলনামূলক প্রকৃতির বেশ কয়েকটি উদাহরণ দেওয়া দরকারী। উদাহরণস্বরূপ, যদি সমস্ত মাত্রা এতবার বৃদ্ধি করা হয় যে অণুটি দৃশ্যমান হয় (অর্থাৎ, 0.1 মিমি পর্যন্ত), তাহলে বালির একটি দানা একশো মিটার পাথরে পরিণত হবে, একটি পিঁপড়া সমুদ্রের জাহাজের আকারে পরিণত হবে। , একজন ব্যক্তির উচ্চতা হবে 1700 কিমি। 1 mol পদার্থের পরিমাণে অণুর সংখ্যা একটি মনোমোলিকুলার স্তরের সাথে পরীক্ষার ফলাফল থেকে নির্ধারণ করা যেতে পারে। অণুর ব্যাস জেনে, আপনি এর আয়তন এবং পদার্থের পরিমাণ 1 mol এর আয়তন খুঁজে পেতে পারেন, যেখানে p তরলের ঘনত্বের সমান। এখান থেকে অ্যাভোগাড্রো ধ্রুবক নির্ধারণ করা হয়। গণনা পদ্ধতিতে মোলার ভরের পরিচিত মান এবং পদার্থের একটি অণুর ভর থেকে একটি পদার্থের 1 মোল পরিমাণে অণুর সংখ্যা নির্ধারণ করা হয়। আধুনিক তথ্য অনুসারে অ্যাভোগাড্রো ধ্রুবকের মান হল 6.022169 * 10 23 mol -1। অ্যাভোগাড্রো ধ্রুবক নির্ধারণের জন্য গণনা পদ্ধতির সাথে ছাত্রদের পরিচয় করিয়ে দেওয়া যেতে পারে যে এটি বিভিন্ন পদার্থের মোলার ভরের মান থেকে গণনা করার পরামর্শ দিয়ে। স্কুলছাত্রদের Loschmidt সংখ্যার সাথে পরিচয় করিয়ে দেওয়া উচিত, যা দেখায় যে স্বাভাবিক অবস্থায় গ্যাসের একক আয়তনে কতগুলি অণু রয়েছে (এটি 2.68799 * 10 -25 m -3 এর সমান)। দশম শ্রেণির শিক্ষার্থীরা স্বাধীনভাবে বিভিন্ন গ্যাসের জন্য লশমিড নম্বর নির্ধারণ করতে পারে এবং দেখাতে পারে যে এটি সব ক্ষেত্রে একই। উদাহরণ দিয়ে, আপনি ছেলেদের ধারণা দিতে পারেন যে একটি ইউনিট আয়তনে অণুর সংখ্যা কত। যদি একটি রাবারের বেলুনকে এত পাতলা ছিদ্র করা হয় যে প্রতি সেকেন্ডে 1,000,000 অণু এটির মধ্য দিয়ে বেরিয়ে যাবে, তাহলে প্রায় 30 বিলিয়ন অণুর প্রয়োজন হবে। সমস্ত অণু বেরিয়ে আসার জন্য বছর। অণুর ভর নির্ধারণের পদ্ধতিগুলির মধ্যে একটি হল পেরিনের পরীক্ষার উপর ভিত্তি করে, যিনি এই সত্য থেকে এগিয়েছিলেন যে জলে রজনের ফোঁটাগুলি বায়ুমণ্ডলে অণুর মতোই আচরণ করে। পেরিন একটি মাইক্রোস্কোপ ব্যবহার করে 0.0001 সেন্টিমিটার পুরুত্বের স্তরগুলিকে হাইলাইট করে ইমালশনের বিভিন্ন স্তরে ফোঁটার সংখ্যা গণনা করেছেন। নীচের তুলনায় দুই গুণ কম এই ধরনের ফোঁটার উচ্চতা h = 3 * 10 -5 এর সমান। মি। এক ফোঁটা রজনের ভর M \u003d 8.5 * 10 -18 কেজির সমান হয়ে গেল। যদি আমাদের বায়ুমণ্ডলে শুধুমাত্র অক্সিজেন অণু থাকে, তাহলে H = 5 কিমি উচ্চতায় অক্সিজেনের ঘনত্ব পৃথিবীর পৃষ্ঠের অর্ধেক হবে। অনুপাত m/M=h/H রেকর্ড করা হয়, যেখান থেকে একটি অক্সিজেন অণুর ভর m=5.1*10 -26 kg পাওয়া যায়। ছাত্রদের স্বাধীনভাবে হাইড্রোজেন অণুর ভর গণনা করার প্রস্তাব দেওয়া হয়, যার ঘনত্ব পৃথিবীর পৃষ্ঠের অর্ধেক, H = 80 কিমি উচ্চতায়। বর্তমানে, অণুর ভরের মান পরিমার্জিত হয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, অক্সিজেন সেট করা হয়েছে 5.31*10 -26 kg, এবং হাইড্রোজেন সেট করা হয়েছে 0.33*10 -26 kg। অণুর চলাচলের গতির বিষয়টি নিয়ে আলোচনা করার সময়, ছাত্রদের স্টার্নের ধ্রুপদী পরীক্ষার সাথে পরিচয় করিয়ে দেওয়া হয়। পরীক্ষার ব্যাখ্যা করার সময়, "আনুষাঙ্গিকগুলির সাথে ঘোরানো ডিস্ক" ডিভাইস ব্যবহার করে এর মডেল তৈরি করার পরামর্শ দেওয়া হয়। বেশ কয়েকটি মিল একটি উল্লম্ব অবস্থানে ডিস্কের প্রান্তে স্থির করা হয়, ডিস্কের কেন্দ্রে - একটি খাঁজ সহ একটি নল। যখন ডিস্কটি স্থির থাকে, তখন বলটি টিউবের মধ্যে নামিয়ে, চুট নীচে গড়িয়ে, ম্যাচগুলির একটিকে ছিটকে দেয়। তারপরে ডিস্কটিকে একটি নির্দিষ্ট গতিতে ঘূর্ণনে আনা হয়, ট্যাকোমিটার দ্বারা স্থির করা হয়। সদ্য চালু হওয়া বলটি গতির মূল দিক থেকে বিচ্যুত হবে (ডিস্কের সাথে সম্পর্কিত) এবং প্রথমটি থেকে কিছু দূরত্বে অবস্থিত একটি ম্যাচকে ছিটকে দেবে। এই দূরত্ব, ডিস্কের ব্যাসার্ধ এবং ডিস্কের রিমে বলের গতি জেনে ব্যাসার্ধ বরাবর বলের গতি নির্ণয় করা সম্ভব। এর পরে, স্টার্নের পরীক্ষার সারমর্ম এবং এটির ইনস্টলেশনের নকশা বিবেচনা করার পরামর্শ দেওয়া হয়, একটি চিত্র হিসাবে ফিল্ম ফ্র্যাগমেন্ট "স্টার্নস এক্সপেরিমেন্ট" ব্যবহার করে। স্টার্নের পরীক্ষার ফলাফল নিয়ে আলোচনা করার সময়, এই বিষয়টির প্রতি মনোযোগ আকর্ষণ করা হয় যে বেগের উপর অণুর একটি নির্দিষ্ট বন্টন রয়েছে, যেমন একটি নির্দিষ্ট প্রস্থের জমা পরমাণুর একটি স্ট্রিপের উপস্থিতি দ্বারা প্রমাণিত হয় এবং এই স্ট্রিপের পুরুত্ব আলাদা। এছাড়াও, এটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে উচ্চ গতিতে চলমান অণুগুলি ফাঁকের বিপরীত জায়গায় স্থির হয়। সর্বাধিক সংখ্যক অণুর সম্ভাব্য গতি রয়েছে। শিক্ষার্থীদের জানাতে হবে যে, তাত্ত্বিকভাবে, বেগ অনুযায়ী অণুর বণ্টনের আইনটি জে কে ম্যাক্সওয়েল আবিষ্কার করেছিলেন। অণুর বেগ বন্টন গ্যাল্টন বোর্ডে মডেল করা যেতে পারে। অণুগুলির মিথস্ক্রিয়ার প্রশ্নটি ইতিমধ্যে 7 ম গ্রেডে স্কুলছাত্রীদের দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছিল; 10 তম গ্রেডে, এই বিষয়ে জ্ঞান গভীর এবং প্রসারিত হয়। নিম্নলিখিত বিষয়গুলির উপর জোর দেওয়া প্রয়োজন: ক) আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া একটি ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক প্রকৃতি আছে; খ) আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া আকর্ষণ এবং বিকর্ষণ শক্তি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়; গ) আন্তঃআণবিক মিথস্ক্রিয়া শক্তিগুলি 2-3 আণবিক ব্যাসের বেশি নয় এমন দূরত্বে কাজ করে এবং এই দূরত্বে শুধুমাত্র আকর্ষণীয় বল লক্ষ্য করা যায়, বিকর্ষণকারী শক্তিগুলি কার্যত শূন্যের সমান; ঘ) অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব হ্রাস পাওয়ার সাথে সাথে মিথস্ক্রিয়া শক্তি বৃদ্ধি পায় এবং বিকর্ষণীয় শক্তি আকর্ষণীয় বলের তুলনায় দ্রুত (r -9 অনুপাতে) বৃদ্ধি পায় (r -7 অনুপাতে) ). অতএব, যখন অণুগুলির মধ্যে দূরত্ব হ্রাস পায়, তখন প্রথমে আকর্ষক বল বিরাজ করে, তারপর একটি নির্দিষ্ট দূরত্বে r o আকর্ষণীয় বল বিকর্ষক বলের সমান হয়, এবং আরও দৃষ্টিভঙ্গির সাথে, বিকর্ষণীয় বল বিরাজ করে। উপরের সবগুলোকে দূরত্বের উপর নির্ভরতার গ্রাফ দিয়ে চিত্রিত করা সমীচীন, প্রথমে আকর্ষক বল, বিকর্ষণকারী বল এবং তারপর ফলস্বরূপ বল। এটি মিথস্ক্রিয়া সম্ভাব্য শক্তির একটি গ্রাফ নির্মাণের জন্য দরকারী, যা পরে পদার্থের সামগ্রিক অবস্থা বিবেচনা করার সময় ব্যবহার করা যেতে পারে। দশম-শ্রেণির ছাত্রদের দৃষ্টি আকর্ষণ করা হয়েছে যে ইন্টারঅ্যাকশন কণার স্থিতিশীল ভারসাম্যের অবস্থা শূন্যের সাথে মিথস্ক্রিয়া ফলের শক্তির সমতা এবং তাদের পারস্পরিক সম্ভাব্য শক্তির ক্ষুদ্রতম মূল্যের সাথে মিলে যায়। একটি কঠিন শরীরে, কণার মিথস্ক্রিয়া শক্তি (বাইন্ডিং এনার্জি) তাদের তাপীয় গতির গতিশক্তির চেয়ে অনেক বেশি, তাই কঠিন দেহের কণার গতি স্ফটিক জালির নোডগুলির সাথে সম্পর্কিত কম্পন। যদি অণুর তাপীয় গতির গতিশক্তি তাদের মিথস্ক্রিয়া সম্ভাব্য শক্তির চেয়ে অনেক বেশি হয়, তাহলে অণুগুলির গতি সম্পূর্ণরূপে এলোমেলো এবং পদার্থটি একটি বায়বীয় অবস্থায় বিদ্যমান। গতিশক্তি থাকলে তাপীয় কণা গতি তাদের মিথস্ক্রিয়া সম্ভাব্য শক্তির সাথে তুলনীয়, তারপর পদার্থ একটি তরল অবস্থায় আছে।

পদার্থ কণা দ্বারা গঠিত।

অণুএকটি পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা যার মৌলিক রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে।

একটি অণু পরমাণু দিয়ে গঠিত। পরমাণু- একটি পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা যা রাসায়নিক বিক্রিয়ায় বিভক্ত হয় না।

অনেক অণু রাসায়নিক বন্ধন দ্বারা একসাথে রাখা দুই বা ততোধিক পরমাণু দ্বারা গঠিত। কিছু অণু কয়েক হাজার পরমাণু দ্বারা গঠিত।

আণবিক গতি তত্ত্বের দ্বিতীয় অবস্থান

অণুগুলি ক্রমাগত বিশৃঙ্খল গতিতে থাকে। এই আন্দোলন বাহ্যিক প্রভাবের উপর নির্ভর করে না। অণুগুলির সংঘর্ষের কারণে আন্দোলনটি একটি অপ্রত্যাশিত দিকে ঘটে। প্রমাণ হল ব্রোমিনকণা (1827 সালে আর. ব্রাউন আবিষ্কার করেন)। কণাগুলি একটি তরল বা গ্যাসে স্থাপন করা হয় এবং পদার্থের অণুর সাথে সংঘর্ষের কারণে তাদের অপ্রত্যাশিত গতিবিধি পরিলক্ষিত হয়।


ব্রোমিন

বিশৃঙ্খল গতির প্রমাণ বিস্তার- অন্য পদার্থের অণুর মধ্যে ফাঁকে একটি পদার্থের অণুর অনুপ্রবেশ। উদাহরণস্বরূপ, আমরা একটি এয়ার ফ্রেশনারের গন্ধ অনুভব করি শুধুমাত্র যেখানে এটি স্প্রে করা হয়েছিল সেখানেই নয়, এটি ধীরে ধীরে পুরো ঘরে বাতাসের অণুর সাথে মিশে যায়।

পদার্থের সামগ্রিক অবস্থা

AT গ্যাসঅণুর মধ্যে গড় দূরত্ব তাদের আকারের থেকে শতগুণ বেশি। মূলত, অণুগুলি ক্রমান্বয়ে এবং সমানভাবে চলে। সংঘর্ষের পরে, তারা ঘুরতে শুরু করে।

AT তরলঅণুর মধ্যে দূরত্ব অনেক কম। অণুগুলি কম্পনমূলক এবং অনুবাদমূলক গতি সঞ্চালন করে। অল্প ব্যবধানে অণুগুলি নতুন ভারসাম্যের অবস্থানে ঝাঁপিয়ে পড়ে (আমরা একটি তরলের তরলতা পর্যবেক্ষণ করি)।

AT কঠিনদেহের অণুগুলি দোদুল্যমান এবং খুব কমই নড়াচড়া করে (শুধুমাত্র তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে)।

আণবিক গতি তত্ত্বের তৃতীয় অবস্থান

প্রকৃতিতে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক অণুগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া শক্তি রয়েছে। এই বাহিনী স্থিতিস্থাপক শক্তির উত্থান ব্যাখ্যা করা সম্ভব করে তোলে। যখন একটি পদার্থ সংকুচিত হয়, অণুগুলি একে অপরের কাছে আসে, তাদের মধ্যে একটি বিকর্ষণীয় শক্তি দেখা দেয়, যখন বাহ্যিক শক্তিগুলি অণুগুলিকে একে অপরের থেকে দূরে সরিয়ে দেয় (পদার্থকে প্রসারিত করে), তাদের মধ্যে একটি আকর্ষণীয় শক্তি দেখা দেয়।

পদার্থের ঘনত্ব

এটি একটি স্কেলার মান, যা সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়

পদার্থের ঘনত্ব - পরিচিত সারণী মান

পদার্থের রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য

অ্যাভোগাড্রো ধ্রুবক N A- 12 গ্রাম কার্বন আইসোটোপে থাকা পরমাণুর সংখ্যা

§ 2. আণবিক পদার্থবিদ্যা। তাপগতিবিদ্যা

প্রধান আণবিক গতি তত্ত্বের বিধান(MKT) নিম্নরূপ.
1. পদার্থগুলি পরমাণু এবং অণু দ্বারা গঠিত।
2. পরমাণু এবং অণু ক্রমাগত বিশৃঙ্খল গতিতে থাকে।
3. পরমাণু এবং অণু একে অপরের সাথে আকর্ষণ এবং বিকর্ষণ শক্তির সাথে যোগাযোগ করে
অণুগুলির গতিবিধি এবং মিথস্ক্রিয়া প্রকৃতি ভিন্ন হতে পারে, এই ক্ষেত্রে, পদার্থের একত্রিতকরণের 3 টি অবস্থাকে আলাদা করার প্রথা রয়েছে: কঠিন, তরল এবং বায়বীয়. অণুর মধ্যে মিথস্ক্রিয়া কঠিন পদার্থে সবচেয়ে শক্তিশালী। তাদের মধ্যে, অণুগুলি স্ফটিক জালির তথাকথিত নোডগুলিতে অবস্থিত, যেমন। অবস্থানে যেখানে অণুর মধ্যে আকর্ষণ এবং বিকর্ষণ শক্তি সমান। কঠিন পদার্থে অণুর গতি এই ভারসাম্য অবস্থানের চারপাশে দোলনীয় গতিতে হ্রাস পায়। তরল পদার্থে, পরিস্থিতি ভিন্ন হয়, কিছু ভারসাম্য অবস্থানের চারপাশে ওঠানামা করে, অণুগুলি প্রায়শই তাদের পরিবর্তন করে। গ্যাসগুলিতে, অণুগুলি একে অপরের থেকে দূরে থাকে, তাই তাদের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া শক্তি খুব ছোট এবং অণুগুলি এগিয়ে যায়, মাঝে মাঝে একে অপরের সাথে এবং তারা যে জাহাজে অবস্থিত তার দেয়ালের সাথে সংঘর্ষ হয়।
আপেক্ষিক আণবিক ওজন M rএকটি অণুর ভর m o এর অনুপাতকে একটি কার্বন পরমাণুর ভরের 1/12 বলুন moc:

আণবিক পদার্থবিজ্ঞানে একটি পদার্থের পরিমাণ সাধারণত মোলে পরিমাপ করা হয়।
মোলেম ν 12 গ্রাম কার্বনের মধ্যে একই সংখ্যক পরমাণু বা অণু (গঠনগত একক) ধারণ করে এমন পদার্থের পরিমাণকে বলা হয়। 12 গ্রাম কার্বনের পরমাণুর এই সংখ্যাকে বলা হয় অ্যাভোগাড্রোর নম্বর:

মোলার ভর M = M r 10 −3 kg/molএকটি পদার্থের এক মোলের ভর। সূত্র ব্যবহার করে একটি পদার্থের মোলের সংখ্যা গণনা করা যেতে পারে

একটি আদর্শ গ্যাসের আণবিক গতি তত্ত্বের মৌলিক সমীকরণ হল:

কোথায় m0অণুর ভর; n- অণুর ঘনত্ব; অণুর মূল গড় বর্গাকার বেগ।

2.1। গ্যাস আইন

একটি আদর্শ গ্যাসের অবস্থার সমীকরণ হল মেন্ডেলিভ-ক্লেপিরন সমীকরণ:

আইসোথার্মাল প্রক্রিয়া(বয়েল-মেরিওট আইন):
একটি স্থির তাপমাত্রায় গ্যাসের একটি নির্দিষ্ট ভরের জন্য, চাপের গুণফল এবং এর আয়তন একটি ধ্রুবক মান:

স্থানাঙ্কে p − Vআইসোথার্ম একটি অধিবৃত্ত, এবং স্থানাঙ্কে V − Tএবং p − T- সোজা (চিত্র 4 দেখুন)

আইসোকোরিক প্রক্রিয়া(চার্লস আইন):
একটি ধ্রুবক আয়তন সহ গ্যাসের একটি নির্দিষ্ট ভরের জন্য, ডিগ্রী কেলভিনে তাপমাত্রার চাপের অনুপাত হল একটি ধ্রুবক মান (চিত্র 5 দেখুন)।

আইসোবারিক প্রক্রিয়া(গে-লুসাকের আইন):
ধ্রুবক চাপে গ্যাসের প্রদত্ত ভরের জন্য, ডিগ্রী কেলভিনের তাপমাত্রার সাথে গ্যাসের আয়তনের অনুপাত একটি ধ্রুবক মান (চিত্র 6 দেখুন)।

ডাল্টনের আইন:
যদি একটি পাত্রে বেশ কয়েকটি গ্যাসের মিশ্রণ থাকে, তবে মিশ্রণের চাপ আংশিক চাপের সমষ্টির সমান, যেমন প্রতিটি গ্যাস অন্যের অনুপস্থিতিতে যে চাপ তৈরি করবে।

2.2। তাপগতিবিদ্যার উপাদান

শরীরের অভ্যন্তরীণ শক্তিশরীরের ভর কেন্দ্রের সাপেক্ষে সমস্ত অণুর এলোমেলো আন্দোলনের গতিশক্তির যোগফল এবং একে অপরের সাথে সমস্ত অণুর মিথস্ক্রিয়া সম্ভাব্য শক্তির সমষ্টির সমান।
একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তিএটি তার অণুর এলোমেলো আন্দোলনের গতিশক্তির সমষ্টি; যেহেতু একটি আদর্শ গ্যাসের অণু একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে না, তাই তাদের সম্ভাব্য শক্তি অদৃশ্য হয়ে যায়।
একটি আদর্শ মোনাটমিক গ্যাসের জন্য, অভ্যন্তরীণ শক্তি

তাপের পরিমাণ Qকাজ না করে তাপ স্থানান্তরের সময় অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তনের একটি পরিমাণগত পরিমাপ বলা হয়।
সুনির্দিষ্ট তাপ 1 কেজি পদার্থের তাপমাত্রা 1 K দ্বারা পরিবর্তিত হলে তাপ যে পরিমাণ গ্রহণ করে বা ছেড়ে দেয় তা হল

তাপগতিবিদ্যায় কাজ:
একটি গ্যাসের আইসোবারিক প্রসারণের সময় কাজটি গ্যাসের চাপের গুণফল এবং এর আয়তনের পরিবর্তনের সমান:

তাপীয় প্রক্রিয়ায় শক্তি সংরক্ষণের আইন (তাপগতিবিদ্যার প্রথম আইন):
এক অবস্থা থেকে অন্য অবস্থায় স্থানান্তরের সময় সিস্টেমের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন বাহ্যিক শক্তির কাজের যোগফল এবং সিস্টেমে স্থানান্তরিত তাপের পরিমাণের সমান:

আইসোপ্রসেসে থার্মোডাইনামিক্সের প্রথম আইন প্রয়োগ করা:
ক)আইসোথার্মাল প্রক্রিয়া T = const ⇒ ∆T = 0।
এই ক্ষেত্রে, একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন

অতএব: Q=A.
গ্যাসে স্থানান্তরিত সমস্ত তাপ বাহ্যিক শক্তির বিরুদ্ধে কাজ করার জন্য ব্যয় করা হয়;

খ)আইসোকোরিক প্রক্রিয়া V = const ⇒ ∆V = 0।
এই ক্ষেত্রে, গ্যাসের কাজ

অতএব, ∆U = Q.
গ্যাসে স্থানান্তরিত সমস্ত তাপ তার অভ্যন্তরীণ শক্তি বৃদ্ধিতে ব্যয় হয়;

ভিতরে)আইসোবারিক প্রক্রিয়া p = const ⇒ ∆p = 0।
এক্ষেত্রে:

adiabaticএকটি প্রক্রিয়া যা পরিবেশের সাথে তাপ বিনিময় ছাড়াই ঘটে তাকে বলা হয়:

এক্ষেত্রে A = −∆U, অর্থাৎ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির পরিবর্তন বাহ্যিক দেহে গ্যাসের কাজের কারণে ঘটে।
গ্যাস প্রসারিত হওয়ার সাথে সাথে এটি ইতিবাচক কাজ করে। গ্যাসে বাহ্যিক সংস্থাগুলির দ্বারা সম্পাদিত কাজ A শুধুমাত্র চিহ্নের মধ্যে গ্যাসের কাজ থেকে পৃথক:

একটি শরীরকে উত্তপ্ত করার জন্য প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণএকত্রিতকরণের একটি অবস্থার মধ্যে একটি কঠিন বা তরল অবস্থায়, সূত্র দ্বারা গণনা করা হয়

যেখানে c হল শরীরের নির্দিষ্ট তাপ, m হল শরীরের ভর, t 1 হল প্রাথমিক তাপমাত্রা, t 2 হল চূড়ান্ত তাপমাত্রা।
শরীর গলানোর জন্য প্রয়োজনীয় পরিমাণ তাপগলনাঙ্কে, সূত্র দ্বারা গণনা করা হয়

যেখানে λ হল ফিউশনের নির্দিষ্ট তাপ, m হল শরীরের ভর।
বাষ্পীভবনের জন্য প্রয়োজনীয় তাপের পরিমাণ, সূত্র দ্বারা গণনা করা হয়

যেখানে r হল বাষ্পীভবনের নির্দিষ্ট তাপ, m হল শরীরের ভর।

এই শক্তির অংশকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করার জন্য, তাপ ইঞ্জিনগুলি প্রায়শই ব্যবহৃত হয়। তাপ ইঞ্জিন দক্ষতাহিটার থেকে প্রাপ্ত তাপের পরিমাণের সাথে ইঞ্জিন দ্বারা করা কাজের A অনুপাতকে বলা হয়:

ফরাসি প্রকৌশলী এস. কার্নোট একটি কার্যকরী তরল হিসাবে একটি আদর্শ গ্যাস সহ একটি আদর্শ তাপ ইঞ্জিন নিয়ে এসেছিলেন। যেমন একটি মেশিনের দক্ষতা

বায়ু, যা গ্যাসের মিশ্রণ, এতে অন্যান্য গ্যাসের সাথে জলীয় বাষ্প থাকে। তাদের বিষয়বস্তু সাধারণত "আর্দ্রতা" শব্দ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। পরম এবং আপেক্ষিক আর্দ্রতার মধ্যে পার্থক্য করুন।
পরম আর্দ্রতাবাতাসে জলীয় বাষ্পের ঘনত্ব বলা হয় ρ ([ρ] = g/m 3)।আপনি জলীয় বাষ্পের আংশিক চাপ দ্বারা পরম আর্দ্রতা চিহ্নিত করতে পারেন - পি([p] = mm Hg; Pa)।
আপেক্ষিক আর্দ্রতা (ϕ)- বায়ুতে উপস্থিত জলীয় বাষ্পের ঘনত্বের সাথে জলীয় বাষ্পের ঘনত্বের অনুপাত যা বাষ্পকে সম্পৃক্ত করার জন্য সেই তাপমাত্রায় বাতাসে থাকতে হবে। আপনি জলীয় বাষ্পের আংশিক চাপের অনুপাত হিসাবে আপেক্ষিক আর্দ্রতা পরিমাপ করতে পারেন (p) সেই আংশিক চাপ (p 0) যা এই তাপমাত্রায় স্যাচুরেটেড বাষ্প থাকে:

আণবিক গতি তত্ত্ব  নামক একটি বিশেষ আদর্শ বস্তুর আচরণ এবং বৈশিষ্ট্য বর্ণনা করে আদর্শ গ্যাস এই ভৌত মডেলটি পদার্থের আণবিক গঠনের উপর ভিত্তি করে। আণবিক তত্ত্বের সৃষ্টি R. Clausius, J. Maxwell, D. Joule এবং L. Boltzmann-এর কাজের সাথে জড়িত।

আদর্শ গ্যাস. আদর্শ গ্যাসের আণবিক-কাইনেটিক তত্ত্ব নিম্নলিখিত অনুমান উপর নির্মিত হয়:

    পরমাণু এবং অণুগুলিকে অবিচ্ছিন্ন গতিতে বস্তুগত বিন্দু হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে;

    গ্যাস অণুর অভ্যন্তরীণ আয়তন জাহাজের আয়তনের তুলনায় নগণ্য;

    সমস্ত পরমাণু এবং অণু আলাদা করা যায়, অর্থাৎ, প্রতিটি কণার গতিবিধি অনুসরণ করা নীতিগতভাবে সম্ভব;

    তাদের মধ্যে গ্যাসের অণুগুলির সংঘর্ষের আগে, কোনও মিথস্ক্রিয়া শক্তি নেই, এবং নিজেদের মধ্যে এবং জাহাজের দেয়ালের সাথে অণুর সংঘর্ষগুলি একেবারে স্থিতিস্থাপক বলে ধরে নেওয়া হয়;

    একটি গ্যাসের প্রতিটি পরমাণু বা অণুর গতি ক্লাসিক্যাল মেকানিক্সের আইন দ্বারা বর্ণিত হয়।

একটি আদর্শ গ্যাসের জন্য প্রাপ্ত আইন বাস্তব গ্যাসের গবেষণায় ব্যবহার করা যেতে পারে। এর জন্য, একটি আদর্শ গ্যাসের পরীক্ষামূলক মডেল তৈরি করা হয়, যেখানে একটি বাস্তব গ্যাসের বৈশিষ্ট্যগুলি একটি আদর্শ গ্যাসের কাছাকাছি থাকে (উদাহরণস্বরূপ, কম চাপ এবং উচ্চ তাপমাত্রায়)।

আদর্শ গ্যাস আইন

বয়েল-ম্যারিওট আইন:

একটি ধ্রুবক তাপমাত্রায় গ্যাসের একটি নির্দিষ্ট ভরের জন্য, গ্যাসের চাপের গুণফল এবং এর আয়তন একটি ধ্রুবক মান: pV = const , (1.1)

টি = const , m = const .

বক্ররেখা পরিমাণের মধ্যে সম্পর্ক দেখায় আরএবং ভি, একটি ধ্রুবক তাপমাত্রায় একটি পদার্থের বৈশিষ্ট্য চিহ্নিত করে এবং বলা হয় আইসোথার্ম এটি একটি হাইপারবোলা (চিত্র 1.1।), এবং একটি ধ্রুবক তাপমাত্রায় এগিয়ে চলা প্রক্রিয়াটিকে আইসোথার্মাল বলা হয়।

গে-লুসাকের আইন:

    ধ্রুবক চাপে গ্যাসের প্রদত্ত ভরের আয়তন তাপমাত্রার সাথে রৈখিকভাবে পরিবর্তিত হয়

V = V 0 (1 + t ) P = const , m = const . (1.2)

পি = পি 0 (1 +  t ) V = const , m = const . (1.3)

সমীকরণে (1.2) এবং (1.3), তাপমাত্রা সেলসিয়াস স্কেলে, চাপ এবং আয়তনে প্রকাশ করা হয় - এ 0 С, যখন
.

একটি প্রক্রিয়া যা ধ্রুবক চাপে সঞ্চালিত হয় তাকে বলা হয় আইসোবারিক, এটি একটি রৈখিক ফাংশন হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে (চিত্র 1.2।)।

একটি প্রক্রিয়া যা ধ্রুবক আয়তনে সঞ্চালিত হয় তাকে বলা হয় আইসোকোরিক(চিত্র 1.3।)।

এটি সমীকরণ (1.2) এবং (1.3) থেকে অনুসরণ করে যা আইসোবার এবং আইসোকোরগুলি বিন্দুতে তাপমাত্রা অক্ষকে ছেদ করে t =1/ \u003d - 273.15 С . যদি আমরা মূলকে এই বিন্দুতে নিয়ে যাই, তাহলে আমরা কেলভিন স্কেলে চলে যাই।

সূত্র (1.2) এবং (1.3) এর সাথে পরিচয় থার্মোডাইনামিক তাপমাত্রা, গে-লুসাকের আইনগুলি আরও সুবিধাজনক ফর্ম দেওয়া যেতে পারে:

ভি = ভি 0 (1+t) = = ভি 0 = =ভি 0 টি;

পি = পি 0 (1+t) = পি 0 = পি 0 টি;


p=const, m=const ; (1.4)


V = const, m = const , (1.5)

যেখানে সূচক 1 এবং 2 একই আইসোবার বা আইসোকোরে থাকা স্বেচ্ছাচারী অবস্থাকে নির্দেশ করে .

অ্যাভোগাড্রোর আইন:

একই তাপমাত্রা এবং চাপে যেকোনো গ্যাসের মোল একই আয়তন দখল করে।

সাধারণ অবস্থার অধীনে, এই আয়তনের সমান ভি,0 \u003d 22.4110 -3 m 3 / mol . সংজ্ঞা অনুসারে, বিভিন্ন পদার্থের একটি মোলে একই সংখ্যক অণু থাকে, সমান ধ্রুবক Avogadro:এন = 6,02210 23 mol -1 .

ডাল্টনের আইন:

বিভিন্ন আদর্শ গ্যাসের মিশ্রণের চাপ আংশিক চাপের সমষ্টির সমান আর 1 , আর 2 , আর 3 … আর n, এতে অন্তর্ভুক্ত গ্যাসগুলি:

p = p 1 + পি 2 + আর 3 + …+ পি n .

আংশিক চাপ এই একটি গ্যাস মিশ্রণে একটি গ্যাস যদি একই তাপমাত্রায় মিশ্রণের আয়তনের সমান আয়তন দখল করে তাহলে যে চাপ তৈরি করবে।

রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ

(Clapeyron-Mendeleev সমীকরণ)

তাপমাত্রা, আয়তন এবং চাপের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট সম্পর্ক রয়েছে। এই সম্পর্ক একটি কার্যকরী নির্ভরতা দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা যেতে পারে:

f(p, V, T)= 0.

পরিবর্তে, প্রতিটি ভেরিয়েবল ( p, v, t) অন্য দুটি ভেরিয়েবলের একটি ফাংশন। একটি পদার্থের (কঠিন, তরল, বায়বীয়) প্রতিটি পর্যায়ের অবস্থার জন্য কার্যকরী নির্ভরতার ধরন পরীক্ষামূলকভাবে পাওয়া যায়। এটি একটি অত্যন্ত শ্রমসাধ্য প্রক্রিয়া এবং রাষ্ট্রের সমীকরণটি কেবলমাত্র সেই গ্যাসগুলির জন্য প্রতিষ্ঠিত হয়েছে যা একটি বিরল অবস্থায় রয়েছে এবং কিছু সংকুচিত গ্যাসের জন্য আনুমানিক আকারে। বায়বীয় অবস্থায় নেই এমন পদার্থের জন্য, এই সমস্যাটি এখনও সমাধান করা হয়নি।

এনেছিলেন ফরাসি পদার্থবিদ বি. ক্ল্যাপেয়ারন রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণ, বয়েল-ম্যারিওট, গে-লুসাক, চার্লসের আইন একত্রিত করে:


. (1.6)

এক্সপ্রেশন (1.6) হল Clapeyron সমীকরণ, যেখানে ATগ্যাসের ধ্রুবক। এটি বিভিন্ন গ্যাসের জন্য ভিন্ন।

ডি.আই. মেন্ডেলিভ ক্ল্যাপেইরনের সমীকরণকে অ্যাভোগাড্রোর সূত্রের সাথে একত্রিত করেছেন, সমীকরণ (1.6) এক মোলকে উল্লেখ করেছেন এবং মোলার আয়তন ব্যবহার করেছেন ভি Avogadro এর আইন অনুযায়ী, একই জন্য আরএবং টিসমস্ত গ্যাসের মোল একই মোলার আয়তন দখল করে ভি. . অতএব, ধ্রুবক ATসব আদর্শ গ্যাসের জন্য একই হবে। এই ধ্রুবক সাধারণত চিহ্নিত করা হয় আরএবং সমান আর= 8,31
.

Clapeyron-Mendeleev সমীকরণ নিম্নলিখিত ফর্ম আছে:

পি ভি  . = আর টি.

সমীকরণ থেকে (1.7) এক মোল গ্যাসের জন্য, কেউ যেতে পারে ক্ল্যাপেয়ারন-মেন্ডেলিভ সমীকরণে গ্যাসের নির্বিচারে ভরের জন্য:

, (1.7)

কোথায় পেষক ভর (এক মোল পদার্থের ভর, কেজি/মোল); মি গ্যাসের ভর; - পদার্থের পরিমাণ .

প্রায়শই, রাষ্ট্রের আদর্শ গ্যাস সমীকরণের আরেকটি রূপ ব্যবহৃত হয়, প্রবর্তন করা হয় বোল্টজম্যানের ধ্রুবক:
.

তারপর সমীকরণ (1.7) এই মত দেখায়:


, (1.8)

কোথায়
অণুর ঘনত্ব (প্রতি ইউনিট আয়তনে অণুর সংখ্যা)। এই অভিব্যক্তি থেকে এটি অনুসরণ করে যে একটি আদর্শ গ্যাসের চাপ তার অণুর ঘনত্ব বা গ্যাসের ঘনত্বের সরাসরি সমানুপাতিক। একই তাপমাত্রা এবং চাপে, সমস্ত গ্যাসে প্রতি ইউনিট আয়তনে একই সংখ্যক অণু থাকে। স্বাভাবিক অবস্থায় 1 m 3 তে থাকা অণুর সংখ্যাকে বলা হয় লশমিড নম্বর:

এন এল = 2.68 10 25 m -3.

আণবিক গতিবিদ্যার মৌলিক সমীকরণ

আদর্শ গ্যাসের তত্ত্ব

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ কাজ গ্যাসের গতি তত্ত্ব হল একটি আদর্শ গ্যাসের চাপের তাত্ত্বিক গণনা আণবিক গতিগত ধারণার উপর ভিত্তি করে। আদর্শ গ্যাসের আণবিক গতি তত্ত্বের মৌলিক সমীকরণটি ব্যবহার করে উদ্ভূত হয় পরিসংখ্যানগত পদ্ধতি.

ধারণা করা হয় যে গ্যাসের অণুগুলি এলোমেলোভাবে চলে, গ্যাসের অণুগুলির মধ্যে পারস্পরিক সংঘর্ষের সংখ্যা জাহাজের দেয়ালে আঘাতের সংখ্যার তুলনায় নগণ্য এবং এই সংঘর্ষগুলি একেবারে স্থিতিস্থাপক। পাত্রের দেয়ালে, কিছু প্রাথমিক এলাকা  এসএবং গ্যাসের অণুগুলি এই এলাকায় যে চাপ প্রয়োগ করবে তা গণনা করুন।

এটা বিবেচনা করা প্রয়োজন যে অণুগুলি আসলে বিভিন্ন কোণে সাইটের দিকে যেতে পারে এবং বিভিন্ন বেগ থাকতে পারে, যা প্রতিটি সংঘর্ষের সাথে পরিবর্তিত হতে পারে। তাত্ত্বিক গণনাতে, অণুর বিশৃঙ্খল গতি আদর্শ করা হয়, তারা তিনটি পারস্পরিক লম্ব দিক বরাবর গতি দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়।

যদি আমরা একটি কিউব আকারে একটি পাত্র বিবেচনা, যার মধ্যে এনছয়টি দিকে গ্যাসের অণু, এটা দেখতে সহজ যে যেকোনো মুহূর্তে সমস্ত অণুর সংখ্যার 1/3 তাদের প্রতিটি বরাবর চলে যায় এবং তাদের অর্ধেক (অর্থাৎ সমস্ত অণুর সংখ্যার 1/6) ভিতরে চলে যায়। এক দিক, এবং দ্বিতীয় অর্ধেক (এছাড়াও 1/6) - বিপরীত দিকে। প্রতিটি সংঘর্ষের সাথে, একটি পৃথক অণু সাইটের লম্বভাবে চলে যায়, প্রতিফলিত করে, এটিতে ভরবেগ স্থানান্তর করে, যখন এর ভরবেগ (বেগ) পরিমাণ দ্বারা পরিবর্তিত হয়

আর 1 =মি 0 v – (– মি 0 v) = 2 মি 0 v.

সাইটে প্রদত্ত দিকে চলমান অণুর প্রভাবের সংখ্যা সমান হবে: এন = 1/6 nএসvt. প্ল্যাটফর্মের সাথে সংঘর্ষের সময়, এই অণুগুলি এতে ভরবেগ স্থানান্তর করবে।

পৃ= এন পৃ 1 =2 মি 0 vnএসvt = মি 0 v 2 nএসt,

কোথায় nহল অণুর ঘনত্ব। তারপরে জাহাজের দেয়ালে গ্যাস যে চাপ দেয় তার সমান হবে:

p =
=
nm 0 v 2 . (1.9)

যাইহোক, গ্যাসের অণু বিভিন্ন গতিতে চলে: v 1 , v 2 , …,v n, তাই বেগ গড় করা আবশ্যক. গ্যাসের অণুগুলির বেগের বর্গগুলির সমষ্টি, তাদের সংখ্যা দ্বারা বিভক্ত, মূল গড় বর্গ বেগ নির্ধারণ করে:


.

সমীকরণ (1.9) ফর্ম নেবে:


(1.10)

অভিব্যক্তি (1.10) বলা হয় আণবিক গতি তত্ত্বের মৌলিক সমীকরণআদর্শ গ্যাস।

দেত্তয়া আছে
, আমরা পেতে:

p V = N
=ই
, (1.11)

কোথায় সমস্ত গ্যাস অণুর অনুবাদগত গতির মোট গতিশক্তি। অতএব, গ্যাসের চাপ গ্যাসের অণুগুলির অনুবাদমূলক গতির গতিশক্তির সাথে সরাসরি সমানুপাতিক।

এক তিল গ্যাসের জন্য মি =, এবং Clapeyron-Mendeleev সমীকরণের নিম্নলিখিত ফর্ম রয়েছে:

p ভি. = আর টি,

এবং যেহেতু এটি (1.11) থেকে অনুসরণ করে p ভি. = v বর্গ 2, আমরা পাই:

R.T.=  v বর্গ 2 .

সুতরাং, গ্যাসের অণুর মূল-গড়-বর্গ বেগ সমান

v বর্গ=
=
=
,

কোথায় k = আর/এন = 1.3810 -23 J/K - বোল্টজম্যানের ধ্রুবক। এখান থেকে আপনি ঘরের তাপমাত্রায় অক্সিজেন অণুর গড় বর্গ বেগ খুঁজে পেতে পারেন - 480 m/s, হাইড্রোজেন - 1900 m/s।

তাপমাত্রার আণবিক-কাইনেটিক অর্থ

তাপমাত্রা হল একটি শরীর কতটা গরম তার পরিমাণগত পরিমাপ। পরম থার্মোডাইনামিক তাপমাত্রার ভৌত অর্থ স্পষ্ট করতে টিআসুন গ্যাসের আণবিক-কাইনেটিক তত্ত্বের (1.14) মৌলিক সমীকরণটিকে ক্ল্যাপেয়ারন-মেন্ডেলিভ সমীকরণের সাথে তুলনা করি পিভি = আর.টি.

এই সমীকরণগুলির সঠিক অংশগুলিকে সমান করে, আমরা একটি অণুর গতিশক্তি  0 এর গড় মান খুঁজে পাই ( = এন/এন , ট=আর/এন ):


.

আণবিক গতি তত্ত্বের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ উপসংহারটি এই সমীকরণ থেকে অনুসরণ করে: একটি আদর্শ গ্যাসের একটি অণুর অনুবাদগত গতির গড় গতিশক্তি শুধুমাত্র তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে, যখন এটি তাপগতিগত তাপমাত্রার সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। সুতরাং, থার্মোডাইনামিক তাপমাত্রা স্কেল একটি সরাসরি শারীরিক অর্থ অর্জন করে: এ টি= 0 আদর্শ গ্যাস অণুর গতিশক্তি শূন্য। অতএব, এই তত্ত্বের উপর ভিত্তি করে, গ্যাসের অণুগুলির অনুবাদমূলক গতি বন্ধ হয়ে যাবে এবং এর চাপ শূন্যের সমান হবে।

একটি আদর্শ গ্যাসের ভারসাম্য বৈশিষ্ট্যের তত্ত্ব

অণুর স্বাধীনতার ডিগ্রির সংখ্যা. আদর্শ গ্যাসের আণবিক-গতিগত তত্ত্ব একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ পরিণতির দিকে পরিচালিত করে: গ্যাসের অণুগুলি এলোমেলোভাবে চলে, এবং অণুর অনুবাদমূলক গতির গড় গতিশক্তি শুধুমাত্র তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হয়।

আণবিক গতির গতিশক্তি গতিশক্তি দ্বারা নিঃশেষ হয় না অগ্রসর গতি শক্তি: এটি গতিবিদ্যা নিয়ে গঠিত শক্তি ঘূর্ণনএবং ওঠানামাঅণু সমস্ত ধরণের আণবিক গতিতে যাওয়া শক্তি গণনা করার জন্য, এটি সংজ্ঞায়িত করা প্রয়োজন স্বাধীনতার ডিগ্রীর সংখ্যা.

অধীন স্বাধীনতার ডিগ্রীর সংখ্যা (iশরীরের ) উহ্য স্বতন্ত্র স্থানাঙ্কের সংখ্যা যা মহাকাশে শরীরের অবস্থান নির্ধারণ করতে প্রবেশ করতে হবে।

এইচ উদাহরণস্বরূপ, একটি বস্তুগত বিন্দুর স্বাধীনতার তিনটি ডিগ্রি রয়েছে, যেহেতু মহাকাশে এর অবস্থান তিনটি স্থানাঙ্ক দ্বারা নির্ধারিত হয়: x, yএবং z. অতএব, একটি মনোটমিক অণুতে অনুবাদমূলক গতির স্বাধীনতার তিন ডিগ্রি রয়েছে।

ডি একটি বুকাটমিক অণুর স্বাধীনতার 5 ডিগ্রি (চিত্র 1.4): অনুবাদমূলক গতির স্বাধীনতা 3 ডিগ্রি এবং ঘূর্ণন গতির স্বাধীনতা 2 ডিগ্রি।

তিন বা ততোধিক পরমাণুর অণুর স্বাধীনতার 6 ডিগ্রি রয়েছে: অনুবাদমূলক গতির স্বাধীনতার 3 ডিগ্রি এবং ঘূর্ণন গতির স্বাধীনতার 3 ডিগ্রি (চিত্র 1.5)।

প্রতিটি গ্যাস অণুর স্বাধীনতার একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক ডিগ্রি রয়েছে, যার মধ্যে তিনটি তার অনুবাদগত গতির সাথে মিলে যায়।

শক্তির সমান বন্টনের উপর নিয়ন্ত্রণ

স্বাধীনতা ডিগ্রী দ্বারা

গ্যাসের আণবিক-কাইনেটিক তত্ত্বের মূল ভিত্তি হল অণুগুলির গতিতে সম্পূর্ণ এলোমেলোতার অনুমান। এটি দোলক এবং ঘূর্ণনগত উভয় আন্দোলনের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য, এবং শুধুমাত্র অনুবাদমূলক নয়। এটা অনুমান করা হয় যে একটি গ্যাসের অণুগুলির গতির সমস্ত দিক সমানভাবে সম্ভাব্য। অতএব, আমরা অনুমান করতে পারি যে একটি অণুর স্বাধীনতার প্রতিটি ডিগ্রির জন্য, গড়ে, একই পরিমাণ শক্তি রয়েছে - এটি স্বাধীনতার ডিগ্রির উপর শক্তির সুষমকরণের অবস্থান। একটি অণুর স্বাধীনতার এক ডিগ্রি প্রতি শক্তি হল:


. (1.12)

অণু থাকলে iস্বাধীনতার ডিগ্রি, তারপর স্বাধীনতার প্রতিটি ডিগ্রির জন্য গড়ে রয়েছে:


. (1.13)

একটি আদর্শ গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তি

যদি আমরা একটি মোলে গ্যাসের অভ্যন্তরীণ শক্তির মোট সরবরাহকে দায়ী করি, তাহলে আমরা অ্যাভোগাড্রো সংখ্যা দ্বারা  গুণ করে এর মান পেতে পারি:


. (1.14)

এটি অনুসরণ করে যে একটি আদর্শ গ্যাসের এক মোলের অভ্যন্তরীণ শক্তি শুধুমাত্র তাপমাত্রা এবং গ্যাসের অণুর স্বাধীনতার ডিগ্রির সংখ্যার উপর নির্ভর করে।

ম্যাক্সওয়েল এবং বোল্টজম্যান বিতরণ

তাপ গতির বেগ এবং শক্তির পরিপ্রেক্ষিতে একটি আদর্শ গ্যাসের অণুগুলির বিতরণ (ম্যাক্সওয়েল বিতরণ)। একটি ধ্রুবক গ্যাস তাপমাত্রায়, আণবিক গতির সমস্ত দিক সমানভাবে সম্ভাব্য বলে ধরে নেওয়া হয়। এই ক্ষেত্রে, প্রতিটি অণুর মূল-মান-বর্গ বেগ স্থির থাকে এবং সমান হয়

.

এটি এই সত্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে একটি আদর্শ গ্যাসে, যা ভারসাম্যের অবস্থায় থাকে, অণুগুলির একটি নির্দিষ্ট স্থির বেগ বিতরণ প্রতিষ্ঠিত হয় যা সময়ের সাথে পরিবর্তিত হয় না। এই বন্টন একটি নির্দিষ্ট পরিসংখ্যান আইনের অধীন, যা তাত্ত্বিকভাবে জে. ম্যাক্সওয়েল দ্বারা উদ্ভূত হয়েছিল। ম্যাক্সওয়েলের সূত্র ফাংশন দ্বারা বর্ণিত হয়


,

যে ফাংশন (v) অণুর আপেক্ষিক সংখ্যা নির্ধারণ করে
, যার বেগ থেকে ব্যবধানে থাকে v আগে v+dv. সম্ভাব্যতা তত্ত্বের পদ্ধতি প্রয়োগ করে, ম্যাক্সওয়েল খুঁজে পেয়েছেন বেগের পরিপ্রেক্ষিতে একটি আদর্শ গ্যাসের অণুর বণ্টনের নিয়ম:


. (1.15)

ডিস্ট্রিবিউশন ফাংশন চিত্রে গ্রাফিকভাবে দেখানো হয়েছে। 1.6। বন্টন বক্ররেখা এবং x-অক্ষ দ্বারা আবদ্ধ ক্ষেত্রফল একের সমান। এর মানে হল যে ফাংশন (v) স্বাভাবিকীকরণ শর্ত সন্তুষ্ট করে:


.

থেকে বেগের পরিপ্রেক্ষিতে আদর্শ গ্যাস অণুর বন্টন ফাংশন (v) সর্বাধিক, বলা হয় সম্ভবত দ্রুততা v .

মূল্যবোধ v = 0 এবং v = অভিব্যক্তির মিনিমা (1.15) এর সাথে মিলে যায়। অভিব্যক্তি (1.23) পার্থক্য করে এবং এটিকে শূন্যে সমান করে সবচেয়ে সম্ভাব্য গতি পাওয়া যেতে পারে:


=
=
1,41

তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে, ফাংশনের সর্বাধিক ডানদিকে স্থানান্তরিত হবে (চিত্র 1.6), অর্থাৎ, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে, সর্বাধিক সম্ভাব্য গতিও বৃদ্ধি পায়, তবে, বক্ররেখা দ্বারা আবদ্ধ এলাকাটি অপরিবর্তিত থাকে। এটি লক্ষ করা উচিত যে গ্যাসগুলিতে এবং নিম্ন তাপমাত্রায় সর্বদা অল্প সংখ্যক অণু থাকে যা উচ্চ গতিতে চলে। অনেক প্রক্রিয়া চলাকালীন এই ধরনের "গরম" অণুর উপস্থিতি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

পাটিগণিত গড় গতিঅণু সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়

.

রুট মানে বর্গ গতি


=
1,73
.

এই বেগের অনুপাত তাপমাত্রা বা গ্যাসের ধরনের উপর নির্ভর করে না।

তাপ গতি শক্তি দ্বারা অণু বিতরণ ফাংশন. এই ফাংশনটি অণুর বন্টন সমীকরণে বেগের পরিবর্তে গতিশক্তির মান প্রতিস্থাপন করে প্রাপ্ত করা যেতে পারে (1.15):


.

থেকে শক্তির মানগুলির উপর অভিব্যক্তিকে একীভূত করা
আগে
, আমরা পেতে গড় গতিশক্তিআদর্শ গ্যাস অণু:

.

ব্যারোমেট্রিক সূত্র। বোল্টজম্যান বিতরণ। গ্যাসের আণবিক-কাইনেটিক তত্ত্বের মৌলিক সমীকরণ এবং বেগ দ্বারা অণুর ম্যাক্সওয়েল বন্টন করার সময়, এটি ধরে নেওয়া হয়েছিল যে একটি আদর্শ গ্যাসের অণুগুলি বাহ্যিক শক্তি দ্বারা প্রভাবিত হয় না, তাই অণুগুলি সমস্ত আয়তন জুড়ে সমানভাবে বিতরণ করা হয়। যাইহোক, যে কোন গ্যাসের অণু পৃথিবীর মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রের মধ্যে থাকে। উচ্চতার উপর চাপের নির্ভরতার সূত্র বের করার সময়, এটি অনুমান করা হয় যে মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রটি অভিন্ন, তাপমাত্রা স্থির এবং সমস্ত অণুর ভর একই:

. (1.16)

এক্সপ্রেশন (1.16) বলা হয় ব্যারোমেট্রিক সূত্র. এটি আপনাকে উচ্চতার উপর নির্ভর করে বায়ুমণ্ডলীয় চাপ খুঁজে পেতে দেয় বা চাপ পরিমাপ করে আপনি উচ্চতা খুঁজে পেতে পারেন। কারণ 1 সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে উচ্চতা, যেখানে চাপ স্বাভাবিক বলে বিবেচিত হয়, তারপর অভিব্যক্তি পরিবর্তন করা যেতে পারে:

.

ব্যারোমেট্রিক সূত্রটি এক্সপ্রেশন ব্যবহার করে রূপান্তর করা যেতে পারে p = nkT:

,

জি ডি n উচ্চতায় অণুর ঘনত্ব , মি 0 gh=পৃ একটি মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে একটি অণুর সম্ভাব্য শক্তি। স্থির তাপমাত্রায়, গ্যাসের ঘনত্ব বেশি হয় যেখানে অণুর সম্ভাব্য শক্তি কম থাকে। গ্রাফিকভাবে, উচ্চতার সাথে প্রতি ইউনিট আয়তনে কণার সংখ্যা হ্রাসের নিয়মটি চিত্রে দেখানো হয়েছে। 1.7।

একটি নির্বিচারে বহিরাগত সম্ভাব্য ক্ষেত্রের জন্য, আমরা নিম্নলিখিত সাধারণ অভিব্যক্তি লিখি

,

  • সাইটের বিভাগ