Biofyzika

2.2.1 Plyny

U plynů jsou jejich molekuly v prostoru rozloženy tak řídce, že lze zanedbat jejich vlastní objem a vzájemné přitažlivé síly mezi nimi. Toto zjednodušení platí zvláště za nízkých tlaků. Za tohoto předpokladu také platí známá stavová rovnice ideálního plynu pV = nRT, kde p – tlak (Pa), V – objem (m3), n – počet molů, plynová konstanta R = 8,314 J∙mol-1K-1 a T teplota (K). Skutečné plyny se podle této rovnice nechovají a je nutné použít stavovou rovnici reálných plynů.
 
Molekuly plynů se volně pohybují různou rychlostí, přičemž neustále mění svůj směr následkem vzájemných srážek i srážek se stěnami nádoby, které vymezují uvažovaný plynný systém. Každá molekula má obecně jinou rychlost v a tedy při stejné hmotnosti m i jinou kinetickou energii.  Rozdělení rychlostí náhodného pohybu molekul je popsáno funkcí zvanou Maxwellovo-Boltzmannovo rozdělení. Její matematický tvar přesahuje rámec tohoto textu. Rozdělení rychlostí molekul v plynu závisí na teplotě.
 
U monoatomických plynů je situace nejjednodušší, protože molekuly tohoto plynu, tvořené jedním atomem, vykonávají pouze translační pohyb. U molekul složených z více atomů se dodávaná tepelná energie spotřebuje též na jiné druhy pohybu, na rotace a vibrace.
 
Na obr. 2.1a je znázorněn model kmitavého pohybu biatomické molekuly. Při vibraci dochází ke kmitavému pohybu podél spojnice atomů, tj. ke vzájemnému přibližování a vzdalování atomu. Rotaci si můžeme představit jako otáčení molekuly kolem určitých os.
 
Na obr. 2.1b je znázorněn nejjednodušší případ biatomické molekuly se dvěma osami rotace a naznačen způsob otáčení.
Předchozí
Následující
Operace
Prohlédnout vše