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理想气体压强公式

时间:2022-04-09 百科知识 版权反馈
【摘要】:从宏观上看,气体的压强是指器壁单位面积上受到的压力;从微观上看,气体的压强则是指大量分子不断对器壁碰撞的平均效果。令分子的平均平动动能为有上式即为理想气体的压强公式。压强公式建立了宏观量p与微观量分子平动动能的统计平均值的统计平均值之间的相互关系,它是一个统计规律。

宏观上看,气体的压强是指器壁单位面积上受到的压力;从微观上看,气体的压强则是指大量分子不断对器壁碰撞的平均效果。虽然单个分子对器壁的碰撞是间隔的、偶然的,但对大量分子而言,由于每时每刻都有许许多多的分子与器壁碰撞,因而在整体上便表现为一持续的压力,犹如许许多多的小雨点,密密麻麻地打在雨伞上使人们感觉雨伞上有持续的压力一样。因此,可以通过大量分子对器壁的碰撞来探讨气体的压强。

为了简化讨论,假设有同种理想气体盛于一个长、宽、高分别为l1、l2、l3的长方形容器中并处于平衡态,如图10-2-1所示。设气体中共有N个分子,每个分子的质量均为m。先考察其中一个面上的压强,如图10-2-1中的S面,其面积为l2l3

图10-2-1 理想气体分子对器壁的碰撞

由于大量气体分子的密集碰撞,分子对器壁的冲力在宏观上表现为一个恒力,它等于平均冲力。因而可以求得S面上的压强为

式中,V=l1l2l3,为容器的体积。

值得注意的问题有以下几方面:一是容器的各个器壁上的压强都是相等的;二是压强公式与容器大小无关,因此在推导的过程中使用的假设“分子与其他分子没有碰撞”是合理的,因为可以假设l1足够小。进一步分析可知,压强公式与容器的形状也无关。实际上,如果选择一个球形容器,同样可以推导出上述的压强公式。

令分子的平均平动动能为

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