План
Лекції з навчальної дісціпліні
Ф І З І К А
Тема: "ГАЗІ У ЗОВНІШНЬОМУ Силових ПОЛІ "
Вступ
Основні закони ідеального газу, одержані експериментально, успішно пояснюються, при ПЄВНЄВ умів, молекулярно-кінетічною теорією газів. Причому Розподіл молекул за швидкости характеризуються функцією Максвелла.
Атмосфера Землі, при ПЄВНЄВ Умова, может розглядатісь як ідеальний газ, Який знаходится в полі тяжіння Землі и це, безперервно, впліває на поводження атомів и молекул газової Оболонки Землі. ВАЖЛИВО знаті цею Вплив и Будова атмосфери, оскількі в верхніх кулях існують кульк з великою концентрацією зарядів, Які вплівають на Розповсюдження радіохвіль вокруг Землі. Отже ці питання мают ровері практичне значення для радіозв'язку. Рух молекул в газі покладів такоже и от лещата. При ПЄВНЄВ умів вінікає вакуум, з ПЄВНЄВ особливая, Які Використовують на практіці. Ці, та питання термодінамікі ВАЖЛИВО віясніті на занятті для загально розвітку слухачів.
Ідеальний газ в зовнішньому силовому полі. Розподіл Больцмана. Барометрічна формула
Функція розподілу молекул под дією поля зовнішніх сил (в залежності від їх потенціальної ЕНЕРГІЇ) нашел Больцман. Різніця тісків на рівнях, Які відрізняються на скроню D h , дорівнює:
.
Перейшовші до Нескінченно малих, маємо:
.
З іншого боці, згідно основного рівняння молекулярно-кінетічної Теорії газу, p = nkT , Звідки знаходимо:
.
Отже,
В
або
.
Потенціюємо и одержуємо:
.
У загально випадка Розподіл молекул за енергіям в потенціальному полі буде таким:
В
Це и є закон Больцмана, Який показує, что при даній температурі Т концентрація частинок n зростає їх зменшеності ЕНЕРГІЇ W , тоб что Частинку концентруються в місцях з меншими потенціальною енергією - тоб в місцях стійкої рівновагі. Альо Із збільшенням Т при сталій ЕНЕРГІЇ W різніця концентрації п и п про згладжується. Таким чином сили поля В«намагають вдержатіВ» Частинку по всьому об'єму. При T В® 0 молекули атмосфери впали б на Землю. Існування атмосфери можливе Завдяк тепловому рухові молекул. Так як p = nkT , а і вважаючі T = const із Законом Больцмана маємо:
або
це барометрічна формула, З якої вітікає, что ТИСК атмосфери Із збільшенням висота зменшується по експоненціальному закону (рис. 1). <В
Рис. 1
Закон Больцмана характерізує Розподіл частинок в будь-якому силового полі и вікорістовується для електронів в ЕЛЕКТРИЧНА полі в металах, напівпровідніках и т.д.
Будова атмосфери, іоносфері та навколоземного космічного простору
Атмосфера Землі - газове, повітряне середовище вокруг Землі, Яку обертається разом з Землею як єдине ціле; ее маса. Склад атмосфери біля поверхні Землі 78,1% азоту, 21% кисни, 0,9% аргону, в незначна частках відсотка Присутні вуглекислий газ, Воден, гелій, неон и Другие газов. Процентні співвідношення основних газів атмосфери мало змінюється до висот біля 100 км (у гомосфері). На вісоті 20-25 км розміщеній куля озону, Який захіщає живі організмі на Землі від шкідлівого короткохвільового віпромінювання.
У нижчих 20 км кулях у атмосфері находится ще водяна пара, кількість Якої з висотою Швидко зменшується; а такоже тверді та Рідкі аерозольні Частинку (пив, дім, продукти конденсації водяної пари). Вище 100 км (гетеросфері) склад Повітря почінає змінюватіся з висотою: зростає частка легких газів и на Дуже великих Висота переважаючім стають гелій та Воден; частина молекул розпадається на атоми та іоні утворюючі іоносферу.
Тиск та Густина Повітря в атмосфері з висотою зменшується. Температура змінюється з Висота більш складніше, и в залежності від ее Розподілення атмосфери підрозділяють на тропосферу, стратосферу, мезосферу, екзосферу. У атмосфері розсіюється и поглінається сонячна та земна радіація; в свою черго атмосфера сама є Джерелом інфрачервоного віпромінювання. Між поверхнею Землі та атмосферою відбувається обмін теплом и вологістю, відтворюючі Постійний кругообіг води з Утворення хмар и віпаданням опадів.
Атмосфера має електричне поле, в ній вінікає різна електрика оптичні та Акустичні Явища. Повітря атмосфери находится в безперервному Русі. Нерівномірне нагрівання атмосфери визиває ее Загальну ціркуляцію, яка впліває на погоду та клімат Землі. p> Верхня атмосфера від 60 км и Вище до 2000 км, характерізується наявністю поруч з Нейтраль...
