2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Потеря импульса молекуой при соударении с другой молекулой
Сообщение07.05.2012, 13:47 
Для молекулы или иона в процессе диффузионного движения график скорости выглядит примерно вот так:

Изображение

Получается, что молекула или ион сначала набирают скорость, потом она достигает своего наибольшего значения, потом молекула или ион испытывает соударение с другой молекулой и полностью теряет свой импульс, затем вновь набирает скорость в течение времени свободного пробега на длине свободного пробега, потом снова испытывает соударение и т.д.

Вопрос: Почему молекула или ион полностью теряет свой импульс при соударениях с другими молекулами в процессе диффузии?

-- 07.05.2012, 14:51 --

В соответствии с задачей двух тел при таком столкновении возможны два случая:
1) Абсоютно упругий удар - частица приобретает импульс, равный тому, которым она обладала, но с противоположным знаком.
2) Абсолютно неупругий удар - частица полностью теряет импульс, но как бы "склеивается" с другой частицей и они вместе продолжают движение. Неужели так происходит и при молекулярном движении?

 
 
 
 Re: Потеря импульса молекуой при соударении с другой молекулой
Сообщение07.05.2012, 14:10 
Аватара пользователя
Реально график так не выглядит, потому что промежутки времени от начала до конца свободного пробега - разные и случайные. Это только некоторая упрощённая картинка, в которой считают, что любой пробег происходит с одним и тем же усреднённым временем пробега.

Картинка немного отличается для случаев диффузии в твёрдой, и в жидкой / газообразной среде. Когда среда твёрдая, диффундирующая частица на самом деле сталкивается не с одной другой частицей, а практически со всей кристаллической решёткой. И поэтому легко теряет скорость до нуля.

А когда среда жидкая / газообразная, то происходит столкновение с другой частицей, перед столкновением имеющей случайную скорость. Таким образом, получаются случайные результаты столкновения. И опять, нулевая скорость после столкновения будет только в среднем, и рисовать каждый новый зубчик от нуля - это опять упрощение. Адекватно описать все эти неупрощённые случайные закономерности можно только с применением теории математической статистики. Это будет позже при изучении статистической физики.

Удары все упругие (тут есть нюансы, но они практически неважны). Но если среда твёрдая, то в результате упругого удара частица целиком отдаёт свой импульс кристаллической решётке - очень массивному телу, которое поглощает импульс без заметных последствий: у него очень большая масса (по сравнению с массой частицы), поэтому изменение скорости ничтожно мало.

-- 07.05.2012 15:14:05 --

P. S. На графике что-то с обозначениями не так. По оси абсцисс должно быть отложено время, а длина - вообще площадь под графиком.

 
 
 
 Re: Потеря импульса молекуой при соударении с другой молекулой
Сообщение07.05.2012, 14:15 
Спасибо за содержательный ответ. Теперь стало более-менее понятно

График я взял просто из картинок гугл, чтобы наглядно продемонстрировать, что я имею в виду. Насчёт обозначений согласен

 
 
 
 Re: Потеря импульса молекуой при соударении с другой молекулой
Сообщение07.05.2012, 15:23 
Аватара пользователя
mark_sandman в сообщении #568291 писал(а):
Спасибо за содержательный ответ. Теперь стало более-менее понятно
А вот мне непонятно с самого начала:
mark_sandman в сообщении #568282 писал(а):
Получается, что молекула или ион сначала набирают скорость, потом она достигает своего наибольшего значения
Получается что молекулы (ионы) подобны автомобилям, внутри которых находится двигатель, разгоняющий их до наибольшего значения!?
И "содержательный ответ" ничего не разъясняет относительно феномена увеличения (приращения) скорости диффундирующих частиц.

 
 
 
 Re: Потеря импульса молекуой при соударении с другой молекулой
Сообщение07.05.2012, 15:45 
hvost_soroki в сообщении #568324 писал(а):
Получается что молекулы (ионы) подобны автомобилям, внутри которых находится двигатель, разгоняющий их до наибольшего значения!?

Может речь о движении ионов в электрическом поле?

 
 
 
 Re: Потеря импульса молекуой при соударении с другой молекулой
Сообщение07.05.2012, 15:54 
Alexandr007
Нет. Речь именно о диффузии.

 
 
 
 Re: Потеря импульса молекуой при соударении с другой молекулой
Сообщение07.05.2012, 19:21 
Аватара пользователя
В диффузии никакого ускорения нет, вы не тот график рассматриваете. Я понял, как Alexandr007 уточнил, заряды во внешнем поле.

 
 
 [ Сообщений: 7 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group