Температура и теория столкновений

В разд. 3.1 говорилось о том, что молекулы газа обладают различной кинетической энергией, причем при каждой температуре существует вполне определенное распределение молекул по кинетической энергии, которое называется распределением Максвелла-Болъцмана. По мере повышения температуры распределение смещается в сторону более высоких энергий. Кривую распределения Максвелла -Больцмана можно представить в виде зависимости между энергией столкновений и частотой столкновений. Частота столкновений представляет собой среднее число столкновений за единицу времени в единице объема при заданной кинетической энергии относительного поступательного движения вдоль прямой линии, соединяющей центры сталкивающихся молекул (рис. 9.11). Частоту столкновений можно вычислить из простой кинетической теории.

Рис. 9.11. Распределения Максвелла-Больцмана по кинетической энергии молекул при двух разных температурах.

Проведем через кривую распределения вертикальную линию, указывающую минимальную энергию столкновений, необходимую для осуществления реакции. Площадь, ограниченная этой линией, кривой распределения и горизонтальной осью (на рис. 9.11 эта площадь заштрихована), соответствует вероятности того, что энергия столкновения превосходит минимальную энергию, необходимую для осуществления реакции. Сопоставляя кривые распределений, соответствующих разным температурам, можно убедиться, что по мере повышения температуры заштрихованная площадь под кривой распределения увеличивается. Это показывает, что по мере повышения температуры частота столкновений с энергией, превышающей минимальную энергию, тоже возрастает. Следовательно, должна возрастать и скорость реакции.

 

Оглавление: