ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ ZARTMAN (ΖΑΡΤΜΑΝ)

ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ ZARTMAN (ΖΑΡΤΜΑΝ)

ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ ZARTMAN (ΖΑΡΤΜΑΝ)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Ο αριθμός των μορίων ενός αερίου,όσο μικρή και αν είναι η ποσότητά του,είναι τεράστιος.Το κάθε μόριο συγκρούεται και αλλάζει ταχύτητα περίπου ένα δισεκατομμύριο φορές το δευτερόλεπτο.Έτσι είναι φανερό ότι η ερώτηση πόσα μόρια έχουν κάποια στιγμή μια συγκεκριμένη ταχύτητα υ δεν έχει νόημα.Μπορούμε όμως να βρούμε τον αριθμό των μορίων dN που έχουν ταχύτητες από υ μέχρι υ+dυ.

ΤΟ ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ ZARTMAN 

 Το 1920 έγινε το πρώτο πείραμα για τη μέτρηση των μοριακών ταχυτήτων.Το πείραμα που θα περιγράψουμε είναι το πείραμα με το οποίο ο Zartman προσδιόρισε πειραματικά τις ταχύτητες των μορίων ενός αερίου.

To μοντέλο της πειραματικής διάταξης του Zartman

 Μέσα σε ένα φούρνο εξαερώνεται μια ουσία.Τα μόρια του ατμού διαφεύγουν από ένα άνοιγμα του φούρνου προς ένα θάλαμο κενού.Στο θάλαμο περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ένας κύλινδρος που φέρει,παράλληλα στον άξονά του,λεπτή σχισμή και στο εσωτερικό της κυρτής του επιφάνειας φέρει ειδικό ευαίσθητο φιλμ.Τα μόρια του ατμού που εισέρχονται από τη σχισμή μέσα στον κύλινδρο συνεχίζουν να κινούνται ευθύγραμμα μέχρι να συναντήσουν το φιλμ,στο οποίο προσκολλώνται και αφήνουν τα ίχνη τους σε απόσταση από το σημείο του φιλμ που βρίσκεται ακριβώς απέναντι από την σχισμή.

Στο θάλαμο περιστρέφεται με σταθερή γωνιακή ταχύτητα ένας κύλινδρος που φέρει,παράλληλα στον άξονά του,λεπτή σχισμή και στο εσωτερικό της κυρτής του επιφάνειας φέρει ειδικό ευαίσθητο φιλμ

 Αν u η γραμμική ταχύτητα του φιλμ και t ο χρόνος που χρειάζεται το μόριο για να διατρέξει τη διάμετρο του κυλίνδρου η απόσταση d ισούται με:

                                                                                   d=u·t 

όμως:    

                                                                                   t=2·r/u 

όπου:
u η ταχύτητα των μορίων και    

                                                                                   u=ω·r 

όπου:
r η ακτίνα του κυλίνδρου    

 Επομένως:

d=u·t=ω·r · 2·r/u=2·ω·r²/u

 Άρα:

                                                                                   d=2·ω·r²/u

 Η ταχύτητα των μορίων υπολογίζεται από τη σχέση υ=2·ω·r²/d.Δηλαδή,η μέτρηση της ταχύτητας των μορίων βασίζεται στη μέτρηση της απόστασης d.

 Στην πράξη,αυτό που μπορούμε να υπολογίσουμε είναι πόσα μόρια πέφτουν σε κάθε σημείο του φιλμ και επομένως να υπολογίσουμε την κατανομή των μορίων στις διάφορες ταχύτητες.

 Σήμερα είναι δυνατή η μέτρηση των μοριακών ταχυτήτων των αερίων με μεγάλη ακρίβεια.