当同学们处于在预习教材3 - 3内容这个阶段时, 对于气体压强的产生环节以及其计算方面, 是需要着重去掌握的。
从气体分子运动论的视角看, 气体压强是因大量气体分子频繁碰触器壁所产生的, 雨滴击打在雨伞上, 致使伞面受到冲力, 单个雨滴对伞面的冲力是短暂的, 然而大量密集雨滴持续不断地击打在伞面上, 便对伞面形成一个持续且均匀的压力, 同样, 单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的, 不过大量分子频繁地碰撞器壁, 就会对器壁产生持续且均匀的压力, 接下来我们从气体分子运动论的观点对气体的压强进行定性探讨。
试想一下, 容器里头仅存在着一个分子, 凭借以往学过的力学方面的知识, 我们能够计算出这个分子在碰撞器壁的时候, 到底会对器壁产生多大的冲力。而当下所面临的问题是, 容器之中有着数量众多的分子, 并且它们速度的大小以及方向还持续不断地发生着改变。那么究竟要通过何种方式, 才能够计算出大量分子在碰撞器壁的时候, 对器壁所产生的冲力呢?
我们清楚, 气体分子进行无规则运动, 它们朝着各个方向运动的机会相当, 即, 在上下方向、前后方向、左右方向里, 没有任何一个方向的运动具备优势。所以, 各有六分之一的分子朝着上下方向、前后方向、左右方向这六个方向运动。气体分子速度大小存在差异, 不过, 所有分子都以平均速率朝着各个方向作相关情况的运动。
于此刻进行设想,存在一个分子正朝右运动高中物理33气体, 进而与器壁产生碰撞, 此呈现于(图3-14)之中。碰撞那一刻之前, 其动量表现为mv 1 , 这里的v 1是这一分子的平均速率。碰撞之后, 该分子朝左运动, 其速率为v 2 , 动量则是-mv 2 .该分子在这次碰撞前后, 动量所产生的变化是-mv 2 –mv 1 .气体分子同器壁之间所发生的碰撞属于完全弹性碰撞 就此而言, 分子在展开碰撞前后, 速率保持相等, 也就是v 1 =v 2 , 所以可知动量的变化为-2mv 1。依据动量定理能够晓得, 此动量变化为 -2mv1, 它等同于器壁针对分子的冲量。按照牛顿第三定律可知, 在这个时候, 分子针对器壁同样存在一个大小相同但方向相反的冲量, 由此可见,每当气体分子与器壁碰撞一回高中物理33气体, 便能给器壁 2mv1 的冲量。
于某段时间里, 众多分子跟器壁相碰撞, 碰撞了多少次呢, 分子给予器壁的总冲量便是2mv 1的多少倍。并且在单位时间当中, 分子给予器壁的总冲量等同于器壁所承受的压力,单位面积器壁所承受的压力等于气体的压强。
这样一来234范文网, 要是晓得单位时间里分子对单位面积器壁的碰撞次数, 那么便能够求出气体的压强。这个碰撞次数和单位体积内气体的分子数存在关联。单位体积内气体的分子数越大, 也就是气体的分子越稠密, 这个碰撞次数就会越多。这是不难理解的。这个碰撞次数同样和分子的平均速率有关系。如同图3-15所展示的那样, 我们于气体内部构想一个柱体, 其底面积为单位面积, 高是平均速率的数值。在单位时间当中, 这个柱体里向右运动的分子都会移动到器壁进而发生碰撞。平均速率要是越大, 那这个柱体就会越高, 这里面的分子也就越多, 这么一来分子与器壁发生碰撞的次数进而会更加多。可以看得出, 单位时间里面分子对于单位面积器壁的碰撞次数是凭借单位体积内的分子数以及分子的平均速率来决定的。依据这个我们就不会难以理解气体压强同样是由单位体积内的分子数以及分子的平均速率所决定的。单位体积内的分子数越多, 分子的平均速率如果越大, 气体的压强也就会越大。
字：教导处