Дослід Штерна

Беручи участь в безперервному хаотичному русі, молекули постійно стикаються між собою, при цьому число зіштовхуються частинок в кожен момент часу різна. Тому імпульси і швидкості частинок постійно змінюються, і в той чи інший момент часу їх значення у різних молекул різні.

Вперше швидкості руху молекул газу були виміряні в 1920 р німецьким фізиком Отто Штерном (1888-1969). Експериментальна установка, якою користувався Штерн, складалася з двох циліндрів А і В (рис. 61) із загальною віссю обертання. У стінці циліндра А була зроблена вузька щілина С, а вздовж осі циліндра натягнута тонка платинова дріт ГО ‘, покрита шаром срібла. Повітря з циліндра відкачувався. При проходженні по дроті електричного струму вона нагрівалася, шар срібла випаровувався і внутрішній циліндр заповнювався газом з атомів срібла. Деякі атоми проходили через щілину і осідали на внутрішній поверхні циліндра В навпроти щілини (рис. 62, а). Осад мав форму смужки (рис. 63, а).

Коли циліндри приводили в обертання з однаковою кутовою швидкістю, атоми срібла осідали на внутрішній поверхні циліндра У вже не навпаки щілини, а на деякій відстані s від смужки, напиляним при нерухомих циліндрах (рис. 62, б). За час, який необхідно атомам срібла, щоб пролетіти відстань від циліндра А до циліндра Б, циліндри встигали повернутися на деякий кут. При цьому товщина смужки була не скрізь однакова (рис. 63, б). Це пояснюється тим, що атоми срібла мають різні швидкості і їм потрібен різний час, щоб долетіти до внутрішньої поверхні циліндра В. Чим менше швидкість атомів, тим більше відстань s, на якому вони осядуть; чим більше швидкість атомів, тим менше ця відстань.

Виявилося, що як “повільних”, так і “швидких” атомів небагато. Велика частина з них має швидкості, близькі до деякому значенню, званому найбільш вірогідною швидкістю. Про це свідчить той факт, що товщина шару срібла в центрі – найбільша (див. Рис. 63, б). Швидкість атомів в досвіді Штерна може бути розрахована наступним чином.

У залежності від значення s отримують різні значення швидкості руху атомів.

З досвіду Штерна знайдено, що при температурі 120 ° С швидкості більшості атомів срібла лежать в межах від 500 до 625 м / с. При зміні умов досвіду, наприклад температури речовини, з якого зроблена дріт, отримують інші значення швидкостей, але характер розподілу атомів в напиляним шарі не змінюється. Звідси випливає, що розподіл атомів і молекул за швидкостями являє собою певну закономірність, що характеризує їх рух.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Дослід Штерна