The solution at revision #14268 of , by emixter. This is not the current version.

Условие

5.3.7∗. Определите отношение числа молекул вида , к числу молекул вида , если в смеси при столкновениях происходят реакции

и

Число атомов равно числу атомов , радиус молекул , , равен соответственно , , , масса молекул одинакова.

Решение

Пусть , , - количество молекул вида , , соответственно.

Общее число атомов : .

Общее число атомов : .

По условию задачи число атомов равно числу атомов :


Обозначим , .

В задаче нас просят найти:

На молекулярном уровне химическое равновесие — это равенство скоростей прямой и обратной реакции. Скорость химической реакции зависит от многих параметров, но при равенстве всех прочих условий, скорость реакции прямо пропорциональна количеству молекул: чем больше молекул в объеме реакционной среды, тем выше вероятность их столкновения, что увеличивает скорость реакции. Это принцип «чаще встречаемся — быстрее реагируем». Так же скорость химической реакции прямо пропорциональна площади эффективного сечения молекул - представляет собой площадь, в рамках которой две молекулы могут взаимодействовать друг с другом. Формула для эффективного сечения двух сферических молекул радиусами и может быть записана как:

Отмечу, что скорость реакции обратно пропорциональна массе молекул - чем массивнее молекулы, тем медленнее они могут двигаться, что снижает вероятность столкновения. Но в нашей задаче, по условию, масса молекул одинакова.

Итак, запишем наши соображения математически:

В прямой реакции скорость пропорциональна:


В обратной реакции скорость пропорциональна:

Ответ