희박기체의 분자운동

소개글

분자의 운동에너지, 분자속도, 평균자유행로에 대한 리포트

목차

1. 분자의 운동에너지
2. 분자속도
3. 평균자유행로(mean free path)

본문내용

1. 분자의 운동에너지

▪ 기체의 운동론은 물질은 분자로 구성되어 있고 기체분자들은 온도와 밀접한 관계를 갖고 일정한 운동을 하고 있다는 기본적인 가정에 근거.
▪ 기체 분자가 운동을 하는 동안에 서로 충돌하기도 하고 그 기체가 들어있는 벽면에 부딪 히기도 하는데 이 결과로 생긴 운동량 변화는 압력으로 나타남.
▪ 따라서 압력은 분자 운동에너지와 관련시킬 수 있음.

▶ 분자의 평균 운동에너지

한 개의 입자가 한번 충돌할 때 입자의 운동량 변화는



여기에 물체에 힘이 작용하면 힘의 방향으로 가속도가 생기고, 가속도의 크기는 물체 에 작용하는 힘의 크기에 비례하고 물체의 질량에 반비례한다. ( 혹은 )

Newton의 제 2법칙, 단위 면적당의 힘.
압력의 정의를 이용하면 임의 방향에서 측정된 압력

( N:분자의 개수, V:기체가 들어있는 그릇의 부피)
또 로 쓸 수 있고, 한 개 분자의 평균 운동에너지는 이므로 분자의 평균 운동에너지는 와 같이 결론내릴 수 있다.
즉, 분자의 평균 운동에너지는 절대 온도에 비례하고, 모양 및 종류가 무관하다.

2. 분자속도

▶ Maxwell과 Boltzman 속도분포

▪ 최빈속도
질소 및 수소분자의 속도분포 예
Maxwell과 Boltzman은 분자들의 속도 분포를 다음식으로 표시하였다.

또 운동하고 있는 기체 분자들이 가지는 속도는 의 속도를 가질 수 있는 확률이 가장 높다고 하였다. 이를

로 표시할 수 있다.

▪ 산술평균속도()
분자들의 속도가 관심 있는 반응에 직접적으로 영향을 줄 때(기체유동) 사용.


▪ 제곱근평균속도()
분자의 운동에너지가 반응에 영향을 줄 때 사용.


3. 평균 자유행로

▪ 평균자유행로 : 모든 분자들이 서로 충돌하여 움직인 거리의 평균값 또는 어떤 한 개의 분자가 주어진 시간 동안에 충돌할 때마다 움직인 거리의 평균값.
Maxwell-Boltzman의 속도 분포를 고려하면 평균자유행로는

(na : 분자의 개수, d : 분자의 지름)

이고 상수 값들을 대입하여 간단히 하면

참고 자료

http://blog.naver.com/domini314?Redirect=Log&logNo=150018811821
http://www.vacuum.or.kr/
열처리 기술자를 위한 기초진공기술 (황태성 저)