Головна |
Досвід показує: кількість молекул, що знаходяться в частині обсягу газу не залишається постійним. В результаті хаотичного теплового руху в інтервалі часу Dt з обсягу V « VN йде певна кількість молекул N1 і приходить N2. величини N1 і N2 не рівні один одному, тому кількість молекул в обсязі змінюється, відчуваючи коливання близько деякого середнього значення .
Випадкові хаотичні зміни числа молекул, щільності і ряду інших величин називаються флуктуаціями (від латинського fluctuation - коливання). Роль флуктуацій в різних фізичних явищах вельми велікаКолічественной оцінкою флуктуацій не можуть служити відхилення від середнього
,
а також середнє значення цих відхилень
,
так як не постійна в часі, а значить . За міру флуктуації приймають середню величину квадрата різниці D х, звану квадратичної флуктуацией
(38)
Користуючись правилами дій зі середніми величинами, можна довести, що
, (39)
де - Середнє значення квадрата величини х,
- Квадрат її середнього значення.
величина - називається абсолютної флуктуацией, Відношення її до середнього значення величини є відносна флуктуація
. (40)
Очевидно, що в хімічно однорідному ідеальному газі, що знаходиться в посудині з незмінним обсягом, відносні флуктуації концентрації молекул, щільності газу і тиску однакові
.
Як було встановлено Смолуховським, при великих значеннях N, ~ , точніше . Обчислимо, при якому числі молекул газу і в якому обсязі відносна флуктуація становить 1%. ; N = 6,37.103 . Це кількість молекул при нормальних умовах займає об'єм ; V = 2,37.10-22 м3.
Можна довести, що у великих обсягах флуктуації менше при тих же умовах.
Флуктуації дуже великі в критичних точках, наприклад, точці рівноваги рідина-пар. У загальному випадку існує зв'язок між флуктуаціями фізичної величини в рівноважному та нерівноважному станах, що дозволяє передбачити поведінку системи при переході її через критичну точку.
Критичні точки характерні для газів, далеких від ідеального, для газів при низьких температурах і високому тиску - реальних газів.
Вступ | Кількість речовини | тиск | температура | Рівняння стану ідеального газу | Середня кінетична енергія поступального руху молекул | Число ступенів свободи | Розподіл енергії молекули за ступенями свободи | РозподілБольцмана | функції розподілу |