лекции 2физика 1 семестр (552404), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Вероятность зависит от самой величины и от диапазона.
f(x) – функция распределения вероятности – показывает, как распределяется вероятность на интервале dx в зависимости от величины x.
Условия нормировки:
– вероятность того, что событие вообще произойдёт – достоверность.
Вопрос № 13: Среднее значение случайной величины:
-
Среднеквадратичное значение.
-
Дисперсия.
-
Среднее значение функции случайной величины.
(величина выпадает n1 раз из N опытов);
(величина выпадает n2 раз из N опытов);
(величина выпадает n3 раз из N опытов);
Закон больших чисел (т. Чебышева): среднее значение случайной величины будет стремиться к постоянному числу при .
Если (x) меняется непрерывно, то
Среднеквадратичное значение случайной величины:
Если функция распределения нормирована, то:
Дисперсия случайной величины:
Дисперсия случайной величины – это среднеквадратичное отклонение от среднего значения. (Среднеквадратичное отклонение).
Вопрос № 14: Распределение Максвелла молекул газа по проекциям скорости:
Идеальный газ находится в равновесии при температуре Т.
Рассмотрим распределение по скоростям:
,где
– число молекул с данной скоростью из
Вероятность того, что проекция скорости любой молекулы находится в пределах от vx, до (vx+dvx), тогда:
Физический смысл f(vx) – вероятность того, что любая из молекул газа, содержащегося в единице объёма, имеет проекцию скорости, заключённую в единичном интервале величины (vx).
Вопрос № 15: Распределение Максвелла молекул газа по модулю скорости:
Вероятность различных значений каждой компоненты скорости не зависит от остальных компонент => нахождение проекций скоростей статистически независимо.
Для получения распределения по модулю скорости:
Для того, что бы принять рассматриваемое пространство:
Скорости каждой молекулы соответствует точка этого пространства.
От х до x+dx:
Объём области пространства равен
Вероятность того, что молекула обладает скоростью, лежащей в
Вопрос № 16: Распределение Максвелла молекул газа по энергии:
Распределение по энергии:
Вопрос № 17: Распределение Максвелла молекул газа по импульсу:
Вопрос № 18: Наиболее вероятная скорость движения молекул:
Наиболее вероятная скорость vB – соответствует максимуму f.
Расчёт числа частиц в заданном интервале скоростей:
– вероятность того, что скорость частицы лежит в бесконечно малом интервале
Число частиц в заданном интервале энергий:
Вопрос № 19: Среднеарифметическая и среднеквадратичная скорости движения молекул:
Определение характерных скоростей:
Среднеарифметическая скорость:
Среднеквадратичная скорость:
Вопрос № 20: Распределение Больцмана:
-
Барометрическая формула.
Рассмотрим распределение частиц во внешнем силовом поле.
Больцман показал, что вероятность того, что молекула окажется единицей объёма, запись (dx dy dz) вблизи точки с координатами (x,y,x).
Число молекул, координаты которых лежат в пределах
– концентрация молекул, число молекул.
– концентрация молекул в близи точки.
– распределение Больцмана частиц во внешнем силовом поле.
Закон Максвелла – Больцмана:
Распределение Максвелла даёт распределение молекул по кинетической энергии.
Распределение Больцмана даёт распределение молекул газа по потенциальной энергии.
– число молекул, кинетические скорости которых лежат в пределах.
Барометрическая формула:
z – высота над поверхностью земли.
– концентрация молекул в тех точках, где потенциальная энергия равна нулю.
п0 – концентрация молекул у поверхности земли.
– зависимость давления от высоты.
р0 – давление у поверхности земли.
Вопрос № 21: Явления переноса:
-
Эмпирические законы.
-
Ньютона.
-
Фурье.
-
Фика.
-
Явления переноса – необратимый процесс, возникающий при нарушении равновесия в системе, и стремящийся перевести систему в равновесное состояние.
-
Перенос импульса – вязкость, или внутреннее трение. Ньютон.
-
Перенос энергии – теплопроводность. Фурье.
-
Перенос массы – диффузия. Фик.
Неоднородность в пространстве количественной величины задаётся с помощью её градиента.
Градиент – вектор, характеризующий изменение величины, при перемещении на единичную длину и направлении в сторону наибольшего возрастания величины.
Перенос импульса – вязкость:
Это свойство, благодаря которому выравниваются скорости движения различных слоёв газа.
Пусть скорость потока газа меняется от слоя к слою вдоль оси ОХ:
Н а границе между слоями действует сила трения, величина которой определяется эмпирическим законом ньютона.
S
– площадь поверхности слоя, перпендикулярная ОХ.
Физический смысл коэффициента вязкости – он численно равен силе внутреннего трения, действующей на единицу площади при единичном градиенте скорости.
Перенос энергии – теплопроводность:
Процесс передачи теплоты от более нагретого слоя к менее нагретому за счёт хаотичного движения молекул.
– Эмпирический закон Фурье. “-” – передача теплоты противоположена направлению градиента.
к – коэффициент теплопроводности. – числено равен количеству теплоты, проходящей через единичную поверхность, за единицу времени, при единичном градиенте температур.
Диффузия – перенос массы:
Процесс выравнивания концентрации, сопровождающийся переносом массы из области с меньшей концентрацией в область с большей.
D – коэффициент диффузии, показывает массу, проходящую через единичную поверхность, за единицу времени, при единичном градиенте плотности.
15