WEBVTT 00:00:01.400 --> 00:00:02.233 Теорията за сблъсъците 00:00:02.233 --> 00:00:05.130 може да бъде свързана с разпределения на Максуел-Болцман. 00:00:05.130 --> 00:00:07.590 Първо ще започнем с теорията за сблъсъците. 00:00:07.590 --> 00:00:09.970 Теорията за сблъсъците ни казва, че частиците трябва да се сблъскат 00:00:09.970 --> 00:00:13.860 в правилната ориентация и с достатъчно кинетична енергия, 00:00:13.860 --> 00:00:17.370 че да преодолеят бариерата на активационната енергия. 00:00:17.370 --> 00:00:21.130 Нека разгледаме реакцията, в която А реагира с В и С, 00:00:21.130 --> 00:00:24.420 за да образува АВ + С. 00:00:24.420 --> 00:00:28.240 На енергиен прфил имаме реактантите тук, 00:00:28.240 --> 00:00:29.580 вляво. 00:00:29.580 --> 00:00:33.660 Атом А е оцветен в червено 00:00:33.660 --> 00:00:36.590 и имаме молекула ВС тук. 00:00:36.590 --> 00:00:39.790 Тези две частици трябва да се сблъскат, 00:00:39.790 --> 00:00:43.150 за да протече реакцията 00:00:43.150 --> 00:00:45.400 и трябва да се сблъскат с достатъчно енергия, 00:00:45.400 --> 00:00:48.070 че да преодолеят бариерата на активационната енергия. 00:00:48.070 --> 00:00:51.210 Активационната енергия на енергиен профил 00:00:51.210 --> 00:00:52.250 е разликата в енергията 00:00:52.250 --> 00:00:56.010 между пикът тук, който е преходното състояние, 00:00:56.010 --> 00:00:57.610 и енергията на реактантите. 00:00:57.610 --> 00:01:01.810 Тази енергия тук е активационната енергия. 00:01:01.810 --> 00:01:04.030 Минималното количество енергия, което е необходимо, 00:01:04.030 --> 00:01:06.770 за да протече реакцията. 00:01:06.770 --> 00:01:09.830 Ако тези частици се сблъскат с достатъчно енергия, 00:01:09.830 --> 00:01:13.920 можем да преминем през тази бариера на активационната енергия 00:01:13.920 --> 00:01:17.653 и реакцията може да превърне реактантите в два продукта. 00:01:20.020 --> 00:01:22.090 Ако реактантните частици не се ударят с достатъчно енергия, 00:01:22.090 --> 00:01:25.340 те просто отскачат едни от други 00:01:25.340 --> 00:01:27.070 и реакцията ни никога не протича. 00:01:27.070 --> 00:01:30.820 Никога не преодоляваме тази бариера на активационната енергия. 00:01:30.820 --> 00:01:33.420 Като аналогия, нека помислим за удрянето на топка за голф. 00:01:33.420 --> 00:01:35.310 Да си представим, че имаме хълм 00:01:35.310 --> 00:01:37.150 и от дясната страна на хълма 00:01:37.150 --> 00:01:39.050 има дупка тук долу, 00:01:39.050 --> 00:01:42.700 а от лявата страна на хълма е топката ни за голф. 00:01:42.700 --> 00:01:45.720 Знаем, че трябва да ударим тази топка за голф с достатъчно сила, 00:01:45.720 --> 00:01:47.920 че да ѝ дадем достатъчно кинетична енергия, 00:01:47.920 --> 00:01:49.970 за да достигне до горната част на хълма 00:01:49.970 --> 00:01:53.050 и да се прекъркули отвъд хълма, и да падне в дупката. 00:01:53.050 --> 00:01:55.320 Можем да си представим този хълм 00:01:55.320 --> 00:01:58.580 като хълм на потенциална енергия. 00:01:58.580 --> 00:02:02.080 И тази топка за голф трябва да има достатъчно кинетична енергия, 00:02:02.080 --> 00:02:06.353 която да превърне в потенциална енергия, че да премине през хълма. 00:02:09.390 --> 00:02:11.230 Ако не ударим топката за голф достатъчно силно, 00:02:11.230 --> 00:02:13.730 тя може да няма достатъчно енергия, че да премине през хълма. 00:02:13.730 --> 00:02:16.160 Ако я ударим леко, тя може да се претъркули до половината 00:02:16.160 --> 00:02:18.470 и отново да падне надолу. 00:02:18.470 --> 00:02:23.470 Кинетичната енергия е равна на 1/2mv^2. 00:02:24.770 --> 00:02:26.630 И m ще е масата на топката за голф, 00:02:26.630 --> 00:02:28.790 а v ще е скоростта. 00:02:28.790 --> 00:02:30.350 Трябва да я ударим с достатъчно сила, 00:02:30.350 --> 00:02:33.770 че да има достатъчно висока скорост, 00:02:33.770 --> 00:02:35.190 да има достатъчно висока кинетична енергия, 00:02:35.190 --> 00:02:37.083 че да премине през хълма. 00:02:38.740 --> 00:02:40.160 Нека приложим теорията за сблъсъците 00:02:40.160 --> 00:02:42.810 към разпределението на Максуел-Болцман. 00:02:42.810 --> 00:02:45.370 Обикновено едно разпределение на Максуел-Болцман 00:02:45.370 --> 00:02:48.400 има фракционални частици или относителен брой частици 00:02:48.400 --> 00:02:52.790 върху оста у и бързина на частиците върху оста х. 00:02:52.790 --> 00:02:55.160 И разпределение на Максуел-Болцман 00:02:55.160 --> 00:03:00.160 ни показва диапазона на скоростите, налични за частиците 00:03:01.380 --> 00:03:02.840 в една проба газ. 00:03:02.840 --> 00:03:04.160 Да кажем, че имаме... 00:03:04.160 --> 00:03:06.420 ето една частичкова диаграма. 00:03:06.420 --> 00:03:07.820 Да кажем, че имаме проба газ 00:03:07.820 --> 00:03:10.290 при определена температура Т. 00:03:10.290 --> 00:03:12.980 Тези частици не се движат с една и съща скорост, 00:03:12.980 --> 00:03:15.790 има диапазон от скорости, които са налични. 00:03:15.790 --> 00:03:19.820 Една частица може да се движи много бавно, 00:03:19.820 --> 00:03:22.090 така че ще начертаем много къса стрелка тук. 00:03:22.090 --> 00:03:24.450 И няколко други може да се движат малко по-бързо, 00:03:24.450 --> 00:03:28.190 така че ще начертаем по-дълга стрелка, за да посочим по-бърза скорост. 00:03:28.190 --> 00:03:31.310 И може би една частица се движи най-бързо. 00:03:31.310 --> 00:03:34.293 Ще дам на тази частица най-дълга стрелка. 00:03:36.130 --> 00:03:38.400 Можем да помислим за площта под кривата 00:03:38.400 --> 00:03:40.310 за разпределение на Максуел-Болцман 00:03:40.310 --> 00:03:43.850 като представящо всички частици в пробата ни. 00:03:43.850 --> 00:03:47.920 Имахме тази една частица, която се движи много бавно, 00:03:47.920 --> 00:03:50.450 и ако разгледаме кривата и помислим 00:03:50.450 --> 00:03:52.120 за площта под кривата, 00:03:52.120 --> 00:03:54.073 която е при ниска скорост на частицата, 00:03:54.920 --> 00:03:57.410 тази площ е по-малка от други части на кривата. 00:03:57.410 --> 00:03:59.640 Това е представено тук от тази една частица, 00:03:59.640 --> 00:04:01.490 която се движи много бавно. 00:04:01.490 --> 00:04:03.620 Мислим за следващата част на кривата, 00:04:03.620 --> 00:04:06.610 това е най-голямото количество площ тук 00:04:06.610 --> 00:04:09.640 и тези частици се движат с по-висока скорост. 00:04:09.640 --> 00:04:14.640 Може би тези три частици тук ще представят 00:04:15.550 --> 00:04:17.870 частиците, които се движат при по-висока скорост. 00:04:17.870 --> 00:04:21.670 И после, накрая, имахме тази една частица тук. 00:04:21.670 --> 00:04:23.610 Начертахме тази стрелка по-дълга от другите. 00:04:23.610 --> 00:04:26.440 Тази частица се движи по-бързо от другата. 00:04:26.440 --> 00:04:29.750 Може би тази площ под кривата тук горе 00:04:29.750 --> 00:04:31.853 е представена от тази една частица. 00:04:33.520 --> 00:04:34.890 Знаем от теорията за сблъсъците, 00:04:34.890 --> 00:04:37.760 че частиците трябва да имат достатъчно кинетична енергия, 00:04:37.760 --> 00:04:42.760 че да преодолеят активационната енергия, за да протече реакция. 00:04:42.850 --> 00:04:46.610 Можем да начертаем права, която представя активационната енергия 00:04:46.610 --> 00:04:48.840 на разпределение на Максуел-Болцман. 00:04:48.840 --> 00:04:52.722 Ако начертая тази права, тази пунктирана права, 00:04:52.722 --> 00:04:57.060 това представлява активационната ми енергия. 00:04:57.060 --> 00:04:59.600 И вместо за скорост на частицата можеш да помислиш 00:04:59.600 --> 00:05:02.400 за х оста като кинетична енергия. 00:05:02.400 --> 00:05:05.480 Колкото по-бързо се движи една частица, 00:05:05.480 --> 00:05:07.690 толкова по-висока е кинетичната ѝ енергия. 00:05:07.690 --> 00:05:11.390 И площта под кривата 00:05:11.390 --> 00:05:13.010 вдясно от пунктираната права 00:05:13.010 --> 00:05:14.640 представлява всички частици, 00:05:14.640 --> 00:05:19.640 които имат достатъчно кинетична енергия, че да протече реакцията. 00:05:21.820 --> 00:05:24.300 След това нека помислим какво се случва с частиците в пробата, 00:05:24.300 --> 00:05:27.770 когато увеличим температурата. 00:05:27.770 --> 00:05:29.240 Когато увеличим температурата, 00:05:29.240 --> 00:05:32.350 разпределението на Максуел-Болцман се променя. 00:05:32.350 --> 00:05:36.030 Това, което се случва, е че пиковата височина спада 00:05:36.030 --> 00:05:40.360 и кривата на разпределение на Максуел-Болцман става по-широка. 00:05:40.360 --> 00:05:43.373 Изглежда ето така при по-висока температура. 00:05:45.380 --> 00:05:47.210 Пак имаме някои частици, които се движат 00:05:47.210 --> 00:05:48.820 при относително ниски скорости. 00:05:48.820 --> 00:05:50.440 Помни, това е площта под кривата. 00:05:50.440 --> 00:05:53.583 Може би това е представено от тази една частица тук 00:05:54.440 --> 00:05:56.520 и, след това, да помислим за площта 00:05:56.520 --> 00:06:00.180 вляво от пунктираната права за Еа. 00:06:00.180 --> 00:06:02.750 Искаме да направим тези частици зелени тук, 00:06:02.750 --> 00:06:05.180 като имаме някои частици, които се движат 00:06:05.180 --> 00:06:06.510 с малко по-бързи скорости. 00:06:06.510 --> 00:06:09.250 Нека начертая тези стрелки малко по-дълги, 00:06:09.250 --> 00:06:12.330 но забележи какво се случва вдясно от пунктираната права. 00:06:12.330 --> 00:06:14.880 Мислим за площта под кривата 00:06:14.880 --> 00:06:17.960 за пурпурната крива. 00:06:17.960 --> 00:06:21.350 Забележи как площта е по-голяма, отколкото в предишния пример. 00:06:21.350 --> 00:06:24.450 Може би този пример имаме тези две частици, 00:06:24.450 --> 00:06:25.900 които се движат с по-бърза скорост. 00:06:25.900 --> 00:06:28.150 Ще начертая тези стрелки по-дълги, 00:06:28.150 --> 00:06:30.270 за да посоча, че те се движат с по-бърза скорост. 00:06:30.270 --> 00:06:33.780 И тъй като са вдясно от пунктираната права тук, 00:06:33.780 --> 00:06:36.690 тези частици имат достатъчно кинетична енергия, 00:06:36.690 --> 00:06:40.840 за да преодолеят активационната енеригя за реакцията ни. 00:06:40.840 --> 00:06:44.530 Можем да видим, че когато увеличиш температурата, 00:06:44.530 --> 00:06:46.730 увеличаваш броя частици, 00:06:46.730 --> 00:06:48.580 които имат достатъчно кинетична енергия, 00:06:48.580 --> 00:06:51.323 за да преодолеят активационната енергия. 00:06:52.840 --> 00:06:54.090 Важно е да посочим, 00:06:54.090 --> 00:06:56.770 че тъй като броят частици не се е променил, 00:06:56.770 --> 00:06:59.480 това, което направихме, е да увеличим температурата, 00:06:59.480 --> 00:07:02.360 площта под кривата остава същата. 00:07:02.360 --> 00:07:06.420 Тоест площта под кривата в жълто 00:07:06.420 --> 00:07:08.880 е същата като площта под кривата 00:07:08.880 --> 00:07:12.010 за тази, начертана в пурпурно. 00:07:12.010 --> 00:07:14.640 Разликата, разбира се, е че тази в пурпурно 00:07:14.640 --> 00:07:15.950 е при по-висока температура 00:07:15.950 --> 00:07:18.370 и, следователно, има повече частици с достатъчно енергия, 00:07:18.370 --> 00:07:20.790 че да преодолеят активационната енергия. 00:07:20.790 --> 00:07:23.030 Така че увеличаването на температурата 00:07:23.030 --> 00:07:25.783 увеличава скоростта на реакцията.