
【化】 kinetic theory of gases
气体分子运动论(Kinetic Theory of Gases)是描述气体宏观性质与微观分子运动规律的物理理论。其核心观点认为气体由大量做无规则运动的分子组成,通过分子碰撞和运动解释气体的压强、温度、扩散等宏观现象。以下是该理论的详细解释:
气体由大量微小分子(或原子)构成,分子间存在较大空隙,分子持续做无规则热运动。
来源:《大学物理》(Young & Freedman, 第15版)气体动理论章节
分子间及分子与容器壁的碰撞为完全弹性碰撞,遵循能量和动量守恒定律。
来源:大英百科全书(Britannica)"Kinetic Theory of Gases"条目
单个分子运动无规律,但大量分子的集体行为服从统计规律,宏观量是微观量的统计平均值。
压强成因
气体压强源于分子对容器壁的持续碰撞。压强公式为:
$$P = frac{1}{3}nmoverline{v}$$
其中 ( n ) 为分子数密度,( m ) 为分子质量,( overline{v} ) 为分子速度平方的平均值。
来源:Clausius, R. (1857). "论气体运动本质"(Annalen der Physik)
温度的本质
温度是分子平均动能的量度:
$$frac{1}{2}moverline{v} = frac{3}{2}k_BT$$
( k_B ) 为玻尔兹曼常数,( T ) 为热力学温度。
来源:麦克斯韦速度分布律(Maxwell, 1860)
理想气体方程推导
结合压强与温度公式,可导出理想气体状态方程:
$$PV = Nk_BT quad text{或} quad PV = nRT$$
来源:克劳修斯理论(Clausius, 1850s)
每个自由度的平均动能为 ( frac{1}{2}k_BT ),解释单原子与多原子气体比热容差异。
来源:《热物理学》(Schroeder, 1999)统计力学章节
扩散(分子定向迁移)、热传导(动能传递)、黏滞性(动量传递)均源于分子碰撞与运动。
来源:玻尔兹曼输运方程(Boltzmann, 1872)
中文术语 | 英文术语 |
---|---|
气体分子运动论 | Kinetic Theory of Gases |
无规则热运动 | Random Thermal Motion |
统计规律 | Statistical Regularity |
理想气体状态方程 | Ideal Gas Law |
能量均分定理 | Equipartition Theorem |
权威参考文献(无链接时标注来源):
气体分子运动论(又称气体动理论)是描述气体宏观性质与微观分子运动规律之间关系的理论框架。它通过分析大量气体分子的随机运动及碰撞行为,解释压强、温度、扩散等宏观现象。以下是其核心要点:
压强来源
压强是分子频繁碰撞容器壁的宏观表现。公式为:
$$
p = frac{1}{3}nmoverline{v}
$$
其中 (n) 是分子数密度,(m) 为分子质量,(overline{v}) 为速度平方的平均值。
温度与动能关系
温度反映分子平均动能:
$$
frac{3}{2}k_B T = frac{1}{2}moverline{v}
$$
(k_B) 为玻尔兹曼常数,(T) 为热力学温度。
能量均分定理
每个自由度平均动能 (frac{1}{2}k_B T)(单原子分子有3个平动自由度,总动能 (frac{3}{2}k_B T))。
该理论是统计物理学的基石之一,将宏观热力学与微观动力学联系起来,后续由麦克斯韦和玻尔兹曼发展为更系统的统计力学。
白花菜子本期经营成果观念碧不问指令参考准向橙油颜色稳定剂筹资成本串处理出口总值指数定时取样恩托辛放线菌属非法据为己有非法指令校验共心的海底生物红三叶回馈线圈间壁式教训的颈后倾机器损坏保险眷顾颏上的轮辐罗森海姆氏征明细分类帐平衡用网路手用割削工具通讯设备