怎么推导压强计算公式

如何推导压强计算公式P=1/3 nmv�0�5(其中n是单位体积的气体分子数,m是气体分子质量,v是气体分子平均速率)(好像和气体分子碰撞容器的冲量2mv有关),期待帮助。

气体分子运动论,是由伯努利在1738年推出气体对容器壁的压强,而开始建立的�0�3. (图13.2a)压强公式的推导本教材用较简单的假设,推算理想气体的压强�0�3.如(图13.2a),设理想气体密闭在长方体形状的容器中.令x、y、z轴与容器各边平行.为简化计算,假设在任一单位体积中的分子数n,可平分成六组.各组分子都以相同的速率v(相当于分子的平均速率),沿着正负x、y、z轴的六个方向中的一个方向运动.如图,沿+x方向移动的一组分子,连续不断向器壁的S面碰撞.在短时间Δt内,分子都向前移动vΔt距离.与S面的距离小于vΔt的这组分子数N1,就是在Δt时间内,与S面碰撞的分子数.设S面的面积为S,则N1值可计算如下: (13.2.3)上述分子与S面作完全弹性碰撞后,沿-x方向反弹回来,其速率仍为v.设分子的质量为m,按动量定理表式(2.1.3)与(2.1.4)可知,各分子与器壁碰撞时,得到的冲量为I1:I1=-mv-mv=-2mv (13.2.4)在Δt时间内,N1个分子给予S面的冲量为I:I=-N1I1=nmv2ΔtS/3 (13.2.5)按(2.1.5)式可知S面受到的平均冲力 与压强P:; (13.2.6)考虑到气体分子速度的大小和方向的多样性,上式的v2应改用方均值 表示,可参阅〔附录13B〕.〔理想气体压强公式〕 (13.2.7)〔气体分子的平均平动动能〕 (13.2.8)设N个气体分子的速率为v1,v2,……,vN,则速率的方均值(即速率平方的平均值)为 .计算如下: (13.2.9)务请注意 与 不同. 为平均速率 (算术平均值)的平方:(13.2.10)在(13.2.7)式,P正比于分子的平均平动动能 ,即P正比于
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