Пређи на главни садржај

Максвелова расподела брзина молекула

Полазећи од истраживања Рудолфа Клаузијуса, шкотски физичар Џејмс Максвел разрађује кинетичку теорију гасова математичким путем и долази до открића функционалног облика расподеле брзина молекула гасова.
Молекули гасова се крећу брзинама различитих бројних вредности. Те вредности су прилично високе. На пример, на температури од 200 C молекули ваздуха крећу се брзином у просеку око 1500 km/h. То је дупло више у односу на брзине путничких авиона.

На платформи Geogebra приказао сам графичку симулацију расподеле брзина молекула:

Брзине молекула идеалног гаса

Корисник може да одабере вредности моларне масе и температуре гаса, а на кривој је означена највероватнија брзина молекула.

Основу видео записа чини балон испуњен топлим ваздухом:

Први део односи се на расподелу брзина када ваздух није изложен пламену. На ординатној оси није прецизно наведена величина, јер је анимација намењена гимназијској популацији младих људи који похађају други разред и нису у могућности да детаљно упознају расподелу брзина молекула. Димензије молекула нису сразмерне стварној величини из разлога боље прегледности анимације. Оно што није приказано је другачији облик криве за различите гасове. 
Други део приказа тиче се ситуације након загревања ваздуха у балону. Сила теже која делује на балон у овом случају поседује мању вредност, молекули се крећу са већом средњом брзином, док је сила потиска околног ваздуха непромењена. Пратећи део анимације је упоредни график расподеле брзина молекула пре загревања и након тога.

Зашто је десни део криве шири?
Брзине молекула су ограничене апсолутном нулом са леве стране графика, док такво ограничење за молекуле чије су брзине веће од највероватније представља брзина светлости у вакууму.

Да ли би брзи молекули могли да спрже органску материју?
Да, ако су присутни у довољном броју.

Коментари

Популарни чланци

Електромагнетне осцилације

Најједноставнији приказ електромагнетних осцилација представља веза калема и кондензатора у струјном колу. Такво коло је присутно у многим електронским уређајима које употребљавамо.  Кондензатор је приказан у облику ваљка и у почетку је био напуњен. Позитиван знак је у складу са позицијом позитивне облоге кондензатора, а приказује и смер струје у колу. У калему настаје магнетно поље, али се постепено формира због присуства индуктивног електричног отпора. Након што се кондензатор испразни, струја самоиндукције пуни кондензатор - у складу са Ленцовим законом.



Референтни систем

Анимација приказује слободан пад лопте на броду који се креће. О тој појави је размишљао изопштени свештеник Ђордано Бруно. Наслутио је да путања лопте неће бити иста у односу на посматраче на броду и копну. Истакнути историчар развоја физике Милорад Млађеновић цитира један Брунов запис: „Замислимо два човека, једног на броду у покрету, а другог изван њега. Нека обојица имају руку у истој тачки ваздуха и нека са тог истог места истовремено сваки испусти по један камен. Камен првог, не скрећући са (вертикалне) линије пашће на одређено место, док ће камен другога бити померен уназад.” 
Ако се појава посматра у односу на обалу мора као референтни систем, путања поприма изглед хоризонталног хица. Опажајући исту појаву на броду, а то је приказано у другом делу анимације, путања је попут слободног пада. Разлика је присутна, јер се камера у другом делу анимације креће заједно са бродом те поседује брзину својствену броду, док је у првом делу анимације била непокретна у односу на брод:

Узајамна индукција

Док је обављао експерименте који су довели до открића електромагнетне индукције, Мајкл Фарадеј би поставио два калема, један наспрам другог, и запазио је да калем са батеријомствара струју у другом калему при укључењу/искључењу батерије. Исто тако је постављао језгро начињено од гвожђа у оба калема и уочио је појачање ефекта. Видео запис приказује индуковање струје у калему с леве стране због промене флукса магнетног поља који потиче од десног калема:



Смер индуковане струје у десном калему је у складу са Ленцовим законом. Предуслов настанка индуковане струје је електромоторна сила: ε = - NΔΦ/Δt  Промена флукса је сразмерна промени јачине струје (Δί) у калему с леве стране: ΔΦ = MΔί при чему је M коефицијент узајамне индукције који зависи од облика и величине оба калема, као и од броја навојака и узајамног положаја. Подразумева се да десни калем индукује струју у другом калему, што није приказано у анимацији, али коефицијент самоиндукције калема с леве стране једнак је оном с десне ст…

Линеарни хармонијски осцилатор

Видео запис приказује кружне осцилације куглице и линеарне хармонијске осцилације њене сенке. Циљ је да се повуче паралела између те две врсте осцилација:


Приказ осциловања објекта закаченог за опругу треба да пружи увид у то због чега се се осцилаторна кретања описују хармонијским функцијама.

У првом делу је дат приказ хармонијског осцилатора који мирује. Међутим, ако кретање анализирамо у односу на други референтни систем, тако да је осцилатор у покрету, уочавамо путању која изгледа попут хармонијске функције. На сајту Геогебре је дат приказ симулације простог осцилатора и графика положаја, брзине и убрзања.