Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 3673
2017-06-30 
Почему в атмосфере Земли, практически, отсутствуют молекулы водорода, а у Луны вообще нет атмосферы?
Решение:
Атмосфера Земли— это газовая оболочка вокруг Земли, представляющая собой смесь газов ($\approx 78 %$ азота, $\approx 21 %$ кислорода и $\approx 0,9 %$ других газов), находящихся в состоянии термодинамического равновесия. В этом состоянии, как известно, средние кинетические энергии поступательного движения молекул одинаковы. Среднюю скорость молекул можно оценить из соотношения:
$\frac{m_{0} \langle v^{2} \rangle }{2} = \frac{3}{2} kT$.
или
$\langle v \rangle v_{ср.кв} = \sqrt{ \frac{3kT}{m_{0}}} = \sqrt{ \frac{3RT}{ \mu}}$.
Обозначения очевидны.
Для водорода ($\mu = 2 г/моль$) при нормальных условиях ($T = 273 К$).
$\langle v \rangle^{H} \approx 500 м/с$,
для азота при тех же условиях
$\langle v \rangle^{N} \approx 500 м/с$.
Как видим, средняя скорость молекул воздушной оболочки Земли значительно меньше второй космической скорости $v_{2} = 11,2 км/с$, которую должны иметь любые тела (молекулы или космические корабли) для того, чтобы покинуть Землю. Однако при термодинамическом равновесии не все молекулы, хотя и большая их часть, имеют скорость, близкую к $v_{ср}$. Некоторая их часть, и тем большая, чем ближе $\langle v \rangle$ к $v_{2}$. имеют скорость больше, чем вторая космическая скорость. Из сравнения величин $v_{2}$ и $\langle v \rangle$ для разных газов воздушной оболочки Земли можно сделать вывод о том, что для того, чтобы покинуть Землю, наиболее благоприятные возможности имеет водород, для которого $\langle v \rangle^{H}$ ближе всего к $v_{2}$. Именно поэтому в атмосфере Земли практически отсутствуют молекулы водорода.
Для Луны вторая космическая скорость $v_{2}^{Л} = 2,4 км/с$ значительно меньше, чем для Земли. Поэтому вероятность покинуть Луну у любых молекул ее газовой оболочки гораздо больше и, как следствие, Луна не имеет атмосферы.
Почему в атмосфере Земли, практически, отсутствуют молекулы водорода, а у Луны вообще нет атмосферы?
Решение:
Атмосфера Земли— это газовая оболочка вокруг Земли, представляющая собой смесь газов ($\approx 78 %$ азота, $\approx 21 %$ кислорода и $\approx 0,9 %$ других газов), находящихся в состоянии термодинамического равновесия. В этом состоянии, как известно, средние кинетические энергии поступательного движения молекул одинаковы. Среднюю скорость молекул можно оценить из соотношения:
$\frac{m_{0} \langle v^{2} \rangle }{2} = \frac{3}{2} kT$.
или
$\langle v \rangle v_{ср.кв} = \sqrt{ \frac{3kT}{m_{0}}} = \sqrt{ \frac{3RT}{ \mu}}$.
Обозначения очевидны.
Для водорода ($\mu = 2 г/моль$) при нормальных условиях ($T = 273 К$).
$\langle v \rangle^{H} \approx 500 м/с$,
для азота при тех же условиях
$\langle v \rangle^{N} \approx 500 м/с$.
Как видим, средняя скорость молекул воздушной оболочки Земли значительно меньше второй космической скорости $v_{2} = 11,2 км/с$, которую должны иметь любые тела (молекулы или космические корабли) для того, чтобы покинуть Землю. Однако при термодинамическом равновесии не все молекулы, хотя и большая их часть, имеют скорость, близкую к $v_{ср}$. Некоторая их часть, и тем большая, чем ближе $\langle v \rangle$ к $v_{2}$. имеют скорость больше, чем вторая космическая скорость. Из сравнения величин $v_{2}$ и $\langle v \rangle$ для разных газов воздушной оболочки Земли можно сделать вывод о том, что для того, чтобы покинуть Землю, наиболее благоприятные возможности имеет водород, для которого $\langle v \rangle^{H}$ ближе всего к $v_{2}$. Именно поэтому в атмосфере Земли практически отсутствуют молекулы водорода.
Для Луны вторая космическая скорость $v_{2}^{Л} = 2,4 км/с$ значительно меньше, чем для Земли. Поэтому вероятность покинуть Луну у любых молекул ее газовой оболочки гораздо больше и, как следствие, Луна не имеет атмосферы.
