物理。热。
来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/30 06:37:58
单个分子对器壁的冲量
p = mv - (-mv) = 2mv = f*t
其中f表示单个分子一次偶然碰撞对器壁的作用力
而t表示作用时间。
p = 2mv 已知,为了求出f,需要知道时间t。
然而这样的想法其实是错误地理解了压强的微观原理。
就单个分子而言,它对器壁的碰撞是随机的、断续的。在碰撞发生的时间段中,对器壁的作用力为 f,而在不发生碰撞的时间段中,f=0。
如果有大量分子碰撞器壁,我们是否可以认为 大量分子对器壁的作用力是
F = f1 + f2 + f3 + …… 呢?
这样的描述显然是不科学的。因为分子不可能在同一时刻碰撞器壁。大量分子中的个体 碰撞器壁的时刻是偶然的,甚至无法用数学描述的。
虽然在某个时刻有多少分子碰撞器壁无法描述,但是在一段时间范围 T 内,有多少分子碰撞器壁 是可以进行统计学描述的。
就本题目而言,设想在器壁上有一个 面积 S。那么以S为底,以 vT 为高的圆柱体内向S运动的气体分子 (总数记作 N) 可以与S发生碰撞。
单个分子产生的碰撞冲量是 2mv。
那么N个分子在 T 时间内产生的 产生的冲量就是 P = 2mvN。大量分子持续碰撞产生的冲力
F = P/T
希望通过上面的讲解使你明白了 气体压强的 本质。
并非 F = f1 + f2 + …… + fN = (p1 + p2 + …… +pN)/t = 2mvN/t
而应该是
F = (f1*t1 + f2*t2 + f3*t3 + …… )/T
= (2mv + 2mv + …… ) /T
= 2mvN/T
F 是大量分子对器壁随机碰撞产生的持续的不间断的力。
通过这个式子可以看出, 我们并不关心单个分子碰撞器壁所产生的力。而是关心 宏观上大量分子在 T 时间内持续碰撞产生的 总冲量 2mvN。以及与此对应形成的持续的平均冲力 F = 总冲量/时间 = 2mvN/T
F = 2mvN/T
N = S*vT*n/6
F