气体压强公式是怎么推导出来的

首先注明,我是初二学生。所以不要跟我谈什么微观宏观。
如果说液体有压强的公式,且是根据压强是压力和受力面积的比值这个基本公式推导出的,那气体压强公式呢?气体的受力面积是什么?压力又是什么?是怎么推导出PV=nRT的?
请不要在网上搜,我基本都看过了。如果懂得可以稍微讲下么,感激不尽~~!
我错了...忽略我第二句话,如果可以的话我不介意用微观和宏观,不过感觉微观好理解一点的样子。
另外,我的重点是p=F\S,这个公式不是也适用于气体么,可不可以从这个角度解释一下PV=nRT这个公式。
还是说p=F\S不适用于流体?
...我要崩溃了,我妈是物理老师就好了...

首先你的公式貌似不对:

应该是:PV=m/M*RT,

m:气体的质量;M:气体的摩尔质量,m/M:气体摩尔数。

其次:这个公式是通过试验获得的,猜测后证实的。R=8.31


第三:要弄明白每个字母的含义:

假设有密闭而且绝热(不与外界热交换)的容器,容器体积为V。假设气体是理想气体。

P:理想气体的压强;单位Pa

V:理想气体的体积;单位m3,

T:理想气体的温度。单位K,开氏温度单位;

P/V/T三者之间存在某种密切关系:PV/T=恒量。


很久以前人们猜测等于恒量,但是又不知道这个恒量是多少,于是乎,大量做实验。

在273K温度下,将某V体积的气体,测量其压强(可以通过手段来测量:例如水银压力计),这三个数做除法,得到了一个数X,经过大量试验,发现X与气体摩尔数相关;于是改变试验始终用1mol的气体进行试验,得到了常数R=8.31(J/(mol*K)),也就是气体的mol常数。

如果n=m/M的话你的公式才能对,但是大学里将n定义为((m/M/V)分子数密度)了,所以这里最好不要用n来表示摩尔数。

----------------------------------------------------

这里可以当作大学的拓展,你是高二可以不看。微观粒子压强公式的推导。

【1】、定义单位体积V(长宽高:x,y,z),假设所有分子个数为N个。

【2】、我们先对x方向分子动量进行分析,x方向速度v_x,动量p都是x方向正值。(目的获得x方向作用力F的大小)


2.1、假设分子绝对弹性碰撞,无能量损失:那么分子[每一次]撞墙前动量p1=m*v_x,撞墙后方向反向p2=-m*v_x;

2.2、墙对分子的作用沿着x负方向:p2-p1=-2m*v_x;反之:分子对墙的作用动量方向是x正方向,大小是|-2m*v_x|=2m*v_x。

2.3、[每一次]碰撞动量为2m*v_x,单位时间内碰撞次数为:[v_x/(2*x)](速度/路程=单位时间内运动了多少个相同的x2倍路程(一来一回));

2.4、1个分子,单位时间内,对墙的作用动量:[p单位时间=2m*v_x*(v_x/(2x)]=[m*v_x^2/x]。

2.5、[单位时间动量,1个分子对墙的作用力]根据基本运动理论,p=Ft,F=p/t=p单位时间=[m*v_x*^2/x]。

2.6、[单位时间压强]根据压强公式:【P】=F/S=F/(y*z)=m*v_x^2/x/(yz)=m*v_x^2/(xyz)=[m*v_x^2/V];V:单位体积。

【3】、[所有分子(N个)作用力]--获得所有分子对墙A1的压强P压强总。

3.1、P总=N*P=N*{[mv_x^2]/V}

3.2、[统计分析v_x平方值]v_x^2=(v_x^2+v_y^2+v_z^2)/3=v^2/3;[v_x,v_y,v_z:xyz方向的速度。v^2:速度平方的平均值,先平方后求均值]

3.3、【P压强总】=N*{[mv_x^2]/V}=N*{[m*(v^2)/3]/V}=N/V*1/3*(mv^2);[N/V=n:分子数密度]【可以进一步分析】

4、[获得1个分子的平均平动动能(不计算分子旋转的转动动能)]

4.1、e=1/2*m*v^2;(v^2:速度平方的平均值)

4.2、根据3.3和4.1;【P压强总】/e={N/V*1/3*(mv^2)}/{1/2*m*v^2}=(2/3)*N/V=2/3*n

4.3、P压强总=2/3*n*e-------证毕。得到课本上的公式。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2010-07-14
你就想着每时每刻有好多小球在往你身上撞,把这些撞击的力做个时间平均就是压力,压强就是这个平均的力除以面积。
至于这个力多大,可以猜测一下,它是和单位时间里撞上你的小球个数和速度相关的。
温度越高,就是说这些小球速度越大。
从上面猜测可以理解到公式pV=nRT:n/V是表示的就是单位体积内小球的个数;T表示小球速度的大小,R只是一个比例系数。
想要更深入了解就好好学习吧。

补充:上面只是给你个直观的认知,具体推导就是利用p=F/S.至于这个F大小当然是撞击的粒子数越多就越大,而上面提到的单位体积粒子数也就包含着除面积这层含义。这里F的大小需要你学习了牛顿定律才能写出。
看你这么不死心就推导给你看下:
牛顿定律:单个粒子速度和质量乘积的变化量等于作用力和作用时间的乘积:f △t=2mv(这里认为小球给弹回来,速度反向)。而在这段时间里撞击的粒子数为n S v△t,n是粒子数体密度。这样就有:F△t=p S △t=n S v△t 2mv。这样就有:p=2 n m v^2,而温度T∝mv^2,所以p∝n T(这里的n是粒子数密度,而pV=nRT里的n是分子数目)。
注:这里实际做了几个假设:(1)所有分子速度一样;(2)所有分子都向同一方向跑;(3)碰撞都是刚性碰撞。但是考虑实际情况下的最终结果的差别仅仅是系数的差别,规律还是照样存在。
第2个回答  2010-07-13
液体压强可以有2个来源:一是分子间斥力,二是重力。
通常讨论的液体压强ρgh属于第二种情况,这个时候液体没有受挤压。如果让液体充满热水袋,然后你用力去挤压热水袋,明显现在液体压强不可能用ρgh,这个时候分子间斥力会起作用。

气体压强也可以有2个来源:一是气体分子热运动,二是重力(非理想气体情况下)。
通常讨论气体压强属于第一种情况,这个情况下,气体状态用克拉伯龙方程描述。你要问这方程怎么推导的,这方程可以用分子运动论推导,是微观的东西,但是你又很NB的不让提微观,所以只能杯具掉。但是这个方程首先是实验规律,理论推导也是想办法往实验上靠,靠上了就是NB理论,靠不上就是SB理论。但是有的情况下气体压强要考虑重力,例如氢气球和热气球能够飞起来,就是因为重力对气体压强的影响,类比液体浮力。本回答被网友采纳
第3个回答  2010-07-12
是高中的,n摩尔质量,R是常数,基本公式是PV/T=常数,因为是气体所以有质量,也就有摩尔质量,怎么推导的,得看人教版选修3-3的实验。
第4个回答  推荐于2016-08-11
一般用P=F/S
气体压强可以有2个来源:一是气体分子热运动,二是重力(非理想气体情况下)但是这个方程首先是实验规律,理论推导也是想办法往实验上靠,靠上了就是NB理论,靠不上就是SB理论。但是有的情况下气体压强要考虑重力,例如氢气球和热气球能够飞起来,就是因为重力对气体压强的影响,类比液体浮力。
液体压强可以有2个来源:一是分子间斥力,二是重力。通常讨论的液体压强ρgh属于第二种情况,这个时候液体没有受挤压。如果让液体充满热水袋,然后用力去挤压热水袋,明显现在液体压强不可能用ρgh,这个时候分子间斥力会起作用。
相似回答