实验目的:
模拟演示热学中气体分子的速率分布,即麦克斯韦速率分布。形象地演示出速率分布与温度的关系,说明速率分布概率归一化。
实验仪器:
麦克斯韦分布律演示仪 型号:FMD8031(即,翻转式速率分布演示仪)
实验原理:
在气体内部,所有的分子都以不同的速率运动着,有的分子速率大,有的分子速率小;即使是对同一个分子,它的速度在频繁的碰撞下也是不断在变化的。所以,研究单个分子的速度究竟是多少是没有意义的。但是,麦克斯韦认为处于平衡态的气体分子的速率有一个确定的分布,未达到平衡的气体,它的分子速率偏离这个分布,而碰撞的结果就由偏离这个分布到达这个分布,1859年麦克斯韦用概率论的方法得到了平衡态气体分子速率分布律。
实验操作:
1.将仪器竖直放置在桌面或地面上,推动调温杆使活动漏斗的漏口对正温度的位置。
2.仪器底座不动,按着转向箭头的方向转动整个边框一周,当听到 喀 的一声时恰好为竖直位置。
3.钢珠集中在贮存室里,由下方小口漏下,经缓流板慢慢地流到活动漏斗中,再由漏斗口漏下,形成不对称分布地落在下滑曲面上。从喷口水平喷出、位于高处的钢珠滑下后水平速率大,低处的滑下后水平速率小,而速率大的落在远处的隔槽;速率小的落在近处的隔槽,当钢珠全部落下后,便形成对应温度的速率分布曲线。
4.拉动调温杆,使活动漏斗的漏口对应(高温)的位置。
5.再次按箭头方向翻转演示板360度,钢珠重新落下,当全部落完时,形成对应的分布曲线。
6.将两次分布曲线在仪器上绘出标记,可以看到温度高时曲线平坦,zui概然速率变大。
7.利用两条分布曲线所包围的面积相等可以说明速率分布概率归一化。
注意事项:
翻转演示板时要小心,切忌太快。
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