Можно то же самое сказать несколько по-иному. С появлением в газе твердой стенки все молекулы, оказавшиеся вблизи нее и на расстоянии, меньшем длины свободного пробега, в первое мгновение стали со стороны стенки ближе к точке своего соударения, чем были до этого ранее в объеме газа (рис. 27). Каждая такая молекула получает возможность вследствие укороченности пробега меньше задержаться и, значит, направиться в противоположную сторону, где пробег длиннее и она, следовательно, задерживается дольше. Это создает ускорение движения молекулы от стенки. В первое мгновение появления стенки как бы увеличивается плотность газа вблизи нее, так как отсекается часть свободного пространства, где ранее заканчивали свой свободный пробег молекулы. Поэтому вблизи стенки, стремясь уменьшить такую одностороннюю плотность, молекулы с силой удаляются от нее.

Рис. 27. Сокращение длины свободного пробега молекул в газе с обеих сторон стенки (жирная линия) в случае мгновенного появления стенки и создания ею эффекта повышенной плотности распределения молекул вблизи нее. Пунктирные линии - сокращенные у стенки длины свободного пробега молекул, сплошные - полные длины пробега;

кружки - молекулы, показанные для случая их равномерного распределения

83

Следовательно, у стенки сосуда в газе образуется слой толщиной, равной длине свободного пробега молекулы, где происходит ускорение удаления молекул от стенки за счет асимметричности вероятностного контура пробега и существует повышенное давление этого слоя на весь остальной объем газа за счет большей частоты соударения молекул в нем. Но ускорение движения молекул приводит к созданию здесь вакуумных пустот, которые должны заполниться молекулами, залетающими сюда из остального объема газа. Чем быстрее удаляются молекулы, тем больше создают вакуумных пустот и тем скорее эти пустоты будут заполняться другими молекулами, так как газ стремится поддерживать свое давление постоянным, т.е. в этом слое происходит ускорение самодиффузии молекул. Однако что же получается при таком ускорении? С увеличением частоты прихода-ухода молекул увеличивается количество интервалов, когда одна молекула ушла, а новая на ее место еще не пришла. Эти процессы очень быстрые, но не одновременные, поэтому, чтобы освободить место для новой молекулы, прежняя должна сначала уйти от стенки на расстояние, большее толщины пристеночного слоя. На это уйдет какое-то время. И только потом, когда место освободится, придет новая молекула из-за пределов слоя. На это тоже уйдет какое-то время. Вот в эти два периода у стенки будет существовать вакуумная пустота. Чем больше приходов-уходов молекул, тем больше вакуумных пустот будет накапливаться у стенки и тем меньше здесь будет реальная плотность газа. За счет этого происходит разуплотнение пристеночного слоя газа по сравнению с тем, когда стенки еще не было, т. е. как бы его вскипание. Это уменьшает частоту ударов молекул о стенку в пристеночном слое, выравнивая ее с частотой соударений молекул между собой в остальном объеме газа и приводя его в равновесное состояние в целом по всему объему и у стенки. Время достижения этого равновесного состояния близко ко времени движения молекул на несколько длин свободного пробега, т.е. почти мгновенное.