先備知識動量守恆的原因

由分子運動推導壓力

氣體分子在邊長為1 μm⁠的箱內飛動。分子每次撞上箱壁並反彈時,都會推擠箱壁。

全分子の向きを変えずに速さを2⁠倍にすると、右の壁の圧力は何倍?

用公式解釋現象

  1. 1建立運動方程式mdvdt=⁠F……
  2. 2將質量移入微分運算內d(mv)dt=⁠F……
  3. 3求出碰撞過程中的衝量Δ(mv)=⁠∫F dt……
  4. 4求出碰撞前後的動量差|Δ(mvx)|=⁠2mvx……
  5. 5計算撞擊同一面箱壁的次數次數≒⁠|vx| t/⁠2L……
  6. 6將單次碰撞的衝量乘以碰撞次數總衝量≒⁠2m|vx|×⁠|vx| t / 2L……
  7. 7將2⁠約去,並將|vx| × |vx|⁠寫成vx²總衝量≒⁠m vx² t / L……
  8. 8除以時間,求出平均力箱壁所受的平均力=⁠m vx² / L……
  9. 9除以箱壁面積,求出壓力p₁=⁠m vx² / L³……
  10. 10將L³⁠改寫為體積Vp₁=⁠m vx² / V……
  11. 11將N⁠個分子產生的壓力相加p=⁠Nm ⟨vx²⟩ / V……
  12. 12考慮3⁠個方向的速度分量平方平均值相等的情況p=⁠⅓(NV)m ⟨v²⟩……
  13. 延伸探討:分子運動與溫度
  14. 13利用狀態方程式建立與溫度的關係½ m ⟨v²⟩=⁠(32) k T……