Негізгі айырмашылық – Орташа бос жол және қысым
Орташа еркін жол – басқа молекулалармен соқтығысқан кезде қозғалатын молекуланың жүріп өткен орташа қашықтығы. Демек, ол ұзындық өлшем бірліктерімен өлшенеді. Орташа бос жол молекуланың орташа жылдамдығын пайдалана отырып анықталады, ал соқтығыс жиілігі қашықтықтарды пайдаланып орташа бос жолды анықтау қиынға соғады. Қысым - жиі қолданылатын ғылыми термин. Бұл беттің бірлігіне қолданылатын перпендикуляр күш. Орташа бос жол мен қысым арасындағы негізгі айырмашылық мынада: орташа бос жол метрмен қашықтық ретінде өлшенеді, ал қысым SI бірлігі Паскальмен (Па) өлшенеді.
Орташа еркін жол дегеніміз не?
Орташа еркін жол – соқтығыстар (бірі-бірі соқтығыстар) арасында қозғалатын бөлшектің (атом, молекула немесе ион) жүріп өткен орташа қашықтығы. Бұл соқтығыстар қозғалатын бөлшектердің бағытын немесе энергиясын өзгертеді. Бұл термин орташа еркін жол деп аталады, себебі ол орташа мән ретінде есептеледі. Орташа бос жолды кинетикалық теория арқылы бағалауға болады. Кинетикалық теория газ молекулалары бір-бірімен жиі соқтығысатын тұрақты кездейсоқ қозғалыста екенін айтады. Орташа бос жол «λ» белгісімен белгіленеді. Еркін жол дегеннің не екенін түсіну үшін мысалды қарастырайық.
1-сурет: Газ молекуласы мен ыдыстың қабырғасы арасындағы соқтығысқан газ молекуласының қозғалысы.
Орташа бос жолды есептеу
Жоғарыдағы суреттегі газ молекуласының орташа еркін жолы төменде берілген.
λ=(D1 + D2 + D3 + D4) /4
Алайда бұл есептеу түрі мүмкін емес, себебі әрбір соқтығыстың арасындағы қашықтықты оңай анықтау мүмкін емес. Демек, орташа бос жол келесідей есептеледі.
λ={c} / Z
Мұнда, {c} - газ молекуласының орташа жылдамдығы, Z - соқтығысу жиілігі. Соқтығыс жиілігі - екі молекуланың бір-бірімен соқтығысу жылдамдығы. Демек, ол 1/т тең (t – соқтығыстар арасындағы орташа уақыт). Содан кейін жоғарыдағы теңдеуді келесідей қайта реттеуге болады.
λ={c} / (1/т)
λ={c} t
Қысым дегеніміз не?
Қысым – бірлік бет ауданына перпендикуляр әсер ететін күшті атау үшін қолданылатын ғылыми термин. Сұйықтықты қарастырғанда, қысым сұйықтық ішіндегі нүктедегі кернеу болып табылады. SI қысымды өлшеу бірлігі Паскаль (Па). Қысым «P» белгісімен белгіленеді. Дегенмен, қысымды өлшеу үшін қолданылатын бірнеше жалпы өлшем бірліктері бар. Мысалы: N/m2 (шаршы метрге Ньютон), psi (шаршы дюймге фунт-күш), атм (атмосфера), 1/760 атм бір торр деп аталады.
2-сурет: Қысым - күш әсер ететін беттің ауданына бөлінген бетке қолданылатын перпендикуляр күш.
Қысым есептеу теңдеуі
Қысымды келесі теңдеу арқылы есептеуге болады:
P=– (F/A)
Мұндағы p – қысым, F – A ауданына әсер ететін күштің шамасы. Қысымның бірнеше түрі бар.
- Сұйықтық қысымы – сұйықтық ішіндегі нүктедегі қысым күші.
- Жарылыс қысымы – жарылыс қаупі бар газдардың тұтануы нәтижесінде пайда болатын қысым.
- Теріс қысым – қысым теріс болатын белгілі бір жағдайлар бар. Мысалы: сұйықтық молекулалары арасындағы молекула аралық күштер итеру күштерінен асып кеткенде (бұл жылулық қозғалыс нәтижесінде пайда болады).
- Идеал газдың қысымы – идеал газдың қысымы P=nRT/V көмегімен есептеледі (мұнда P – қысым, n – зат мөлшері, R – әмбебап газ тұрақтысы, V – көлемі және T - газдың температурасы).
- Бу қысымы – жабық термодинамикалық жүйедегі сұйық фазасымен жанасатын будың қысымы.
Орташа бос жол мен қысымның айырмашылығы неде?
Орташа бос жол және қысым |
|
| Орташа еркін жол – қозғалыстағы бөлшектің (атомның, молекуланың немесе ионның) соқтығысуы (бірі-бірі соқтығысу) арасындағы жүріп өткен орташа қашықтығы. | Қысым – бірлік бет ауданына перпендикуляр әсер ететін күшті атау үшін қолданылатын ғылыми термин. |
| Өлшем бірлігі | |
| Орташа бос жол қашықтық метрмен өлшенеді (көбінесе микрометр ретінде пайдаланылады – мкм). | Қысым SI бірлігі Паскальмен (Па) өлшенеді. |
| Теория | |
| Орташа еркін жол – қозғалатын бөлшектің жүріп өткен жолы. | Қысым – бірлік ауданға (перпендикуляр) әсер ететін күш. |
Қорытынды – Орташа бос жол және қысым
Орташа еркін жол – қозғалыс кезіндегі соқтығыстар арасындағы молекула жүріп өткен қашықтықтардың орташа мәні. Қысым - перпендикуляр бағытта бірлік бетінің ауданына әсер ететін күш. Орташа бос жол мен қысым арасындағы негізгі айырмашылық мынада: бос жолдың орташа мәні метрдегі қашықтық ретінде өлшенеді, ал қысым SI бірлігі Паскальмен (Па) өлшенеді.
