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分子ぶんし運動うんどうろん

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理想りそうたん原子げんし分子ぶんし氣體きたいてき溫度おんど分子ぶんしてき平均へいきんどうのうまとりょう

分子ぶんし運動うんどうろん英語えいごkinetic theory of gasesまたたたえ氣體きたい動力どうりょくろん描述氣體きたいため大量たいりょう做永とまいきてきずい運動うんどうてき粒子りゅうし原子げんしある分子ぶんし物理ぶつりがくじょう一般いっぱん區分くぶんしょうさく分子ぶんし)。快速かいそく運動うんどうてき分子ぶんし不斷ふだん碰撞其他分子ぶんしある容器ようきてきかべ分子ぶんし運動うんどう理論りろん就是通過つうか分子ぶんしてき成分せいぶん運動うんどうらい解釋かいしゃく氣體きたいてきひろしかん性質せいしつ,如あつきょう溫度おんど體積たいせきひとし分子ぶんし運動うんどう理論りろんみとめためあつきょううしとみ猜想てきさまらい自分じぶんあいだてき靜態せいたい排斥はいせき,而是以不どう速度そくどねつ運動うんどうてき分子ぶんしあいだてき碰撞。

分子ぶんしてき體積たいせき很小,不能ふのう直接ちょくせつ觀察かんさつ顯微鏡けんびきょう花粉かふんほとばしきれ微粒びりゅう做的規則きそく運動うんどう——ぬのろう運動うんどう分子ぶんし碰撞てき直接ちょくせつ結果けっか作為さくい分子ぶんし存在そんざいてき間接かんせつ證據しょうこ

理論りろん假設かせつ

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理想りそう氣體きたいどう理論りろん建立こんりゅうざい如下假設かせつうえ

  • 氣體きたいよし大量たいりょう微小びしょう粒子りゅうし組成そせい,這些微小びしょう粒子りゅうししょうため分子ぶんし分子ぶんしあいだてき距離きょり遠大えんだい自身じしんてき大小だいしょう
  • 所有しょゆう分子ぶんし具有ぐゆうしょうどうてき質量しつりょう
  • 分子ぶんし數量すうりょう巨大きょだい進行しんこう統計とうけい處理しょり
  • 分子ぶんし做着いきてき快速かいそくてきずい運動うんどう
  • 分子ぶんし不斷ふだん彼此ひし碰撞,あるあずか容器ようきかべ進行しんこう碰撞,這些碰撞彈性だんせい碰撞。
  • じょりょう碰撞そと分子ぶんしあいだてき相互そうご作用さよう以忽りゃく
  • 氣體きたい分子ぶんし平均へいきんどうのうただ依賴いらい系統けいとう溫度おんど
  • 分子ぶんしあずか容器ようきかべてき碰撞間遠まどおとおしょう於兩碰撞間隔かんかく時間じかん
  • 分子ぶんし具有ぐゆう質量しつりょうかい受到萬有引力ばんゆういんりょくてき影響えいきょう

分子ぶんし動力どうりょくがくてき現代げんだい理論りろん建立こんりゅうざいなみなんじ茲曼かたほどてき基礎きそうえたい以上いじょう假設かせつゆうしょひろしなみはた分子ぶんし體積たいせき考慮こうりょしんいん此可以精かく描述稠密ちゅうみつ氣體きたい分子ぶんし動力どうりょくがくてき現代げんだい理論りろん仍然よう考慮こうりょてき假設かせつゆう分子ぶんし混沌こんとん英語えいごMolecular chaosせい假設かせつゆるがせりゃく量子りょうしこうおう。如果氣體きたい比較ひかく稠密ちゅうみつ本體ほんたい性質せいしつただゆうしょうてきはしご應用おうよう維里展開てんかいてき方法ほうほう研究けんきゅう,這方面ほうめんてき理論りろんさん查普曼和おん斯克かくてきせんちょ[1] たい於稀うす氣體きたい本體ほんたい性質せいしつてきはしごあずか分子ぶんしてき平均へいきん自由じゆうほどあい比較ひかく,這種情況じょうきょうさけべかつつとむもり以對かつつとむもりすう展開てんかいらい研究けんきゅう

發展はってん歷史れきし

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流體りゅうたい力學りきがくふうめん

人類じんるいはやざいおおやけもとまえ5世紀せいき開始かいし思考しこう物質ぶっしつてき結構けっこう問題もんだい古希こき時期じき著名ちょめいてきしらき唯物ゆいぶつ主義しゅぎ哲學てつがくとく謨克とく提出ていしゅつ物質ぶっしつよし不可分ふかぶんてき原子げんし構成こうせいてき。這種思想しそうざい數個すうこ世紀せいき深刻しんこくてき影響えいきょうじん們的世界せかいかん。17世紀せいき科學かがく革命かくめい以來いらい自然しぜん科學かがくいたりょう突飛とっぴ猛進もうしんてき進步しんぽ特別とくべつねつ力學りきがくてき突破とっぱせい發展はってん使つかいじん們重しん思考しこう物質ぶっしつてき結構けっこう問題もんだいかわほこりなんじ·とぎくわはくとく·えびすかつはくつとむとう科學かがくてき研究けんきゅう表明ひょうめい物質ぶっしつてき液體えきたい固體こたい氣體きたい三種狀態的轉變是因為分子之間作用的結果,特別とくべつ氣體きたいてき壓力あつりょくげん氣體きたい分子ぶんしあずかうつわかべ碰撞,したがえ導出どうしゅつりょう玻意みみ-うまりゃく特定とくていりつ

1738ねんたんなんじ·はくつとむ發表はっぴょう著作ちょさく流體りゅうたい力學りきがく》,ため氣體きたい動力どうりょくろんてき基礎きそざい這一著作ちょさくちゅうはくつとむ提出ていしゅつ氣體きたいよし大量たいりょうこう各個かっこ方向ほうこう運動うんどうてき分子ぶんし組成そせいてき分子ぶんしたい表面ひょうめんてき碰撞就是氣壓きあつてき成因せいいんねつ就是分子ぶんし運動うんどうてきどうのうただしはくつとむてき觀點かんてんなみぼつゆうだてそく接受せつじゅ部分ぶぶん原因げんいんのうりょう守恆もりつね定律ていりつ當時とうじかえぼっゆう建立こんりゅう分子ぶんしあいだため彈性だんせい碰撞也不麼顯而易。1744ねんこうむだくさくおっとだい一次明確提出熱現象是分子無規則運動的表現,なみ機械きかいのう守恆もりつね定律ていりつ應用おうよういたりょう分子ぶんし運動うんどうてきねつ現象げんしょうちゅう。1856ねんおく斯特·かつかく提出ていしゅつりょういち簡單かんたんてき氣體きたい動力どうりょくろんただ考慮こうりょりょう分子ぶんしてきひらどう[2] 1857ねんかつろうおさむ提出ていしゅつ一個更複雜的氣體動力論,じょりょう分子ぶんしてきひらどうかえ考慮こうりょりょう分子ぶんしてきてんどう振動しんどうかえ引入りょう平均へいきん自由じゆうほどてき概念がいねん[3]1859ねんむぎかつ斯韋ざいかつろうおさむ工作こうさくてき基礎きそじょう提出ていしゅつりょう分子ぶんしむぎかつ斯韋速度そくど分布ぶんぷりつ。這是物理ぶつりがく史上しじょうだいいち統計とうけい定律ていりつ[4] 1871ねん玻爾茲曼推廣りょうむぎかつ斯韋てき工作こうさく提出ていしゅつりょうむぎかつ斯韋–玻爾茲曼分布ぶんぷ[5]:36-37

ちょくいた20世紀せいきはつ,很多物理ぶつりがく仍然みとめため原子げんしただ假想かそうなみ實在じつざいてきちょくいた1905ねんあいいん斯坦[6]1906ねんうまとしやす·斯莫魯霍おっと斯基英語えいごMarian Smoluchowski[7]せきぬのろう運動うんどうてき論文ろんぶん發表はっぴょうこれ物理ぶつりがくざい放棄ほうき此想ほう們的論文ろんぶんきゅうりょう分子ぶんし動力どうりょくろんてきじゅんかく預言よげん

意義いぎ

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分子ぶんし運動うんどうろん使人類じんるいせい確認かくにん識到りょう物質ぶっしつてき結構けっこう組成そせい運動うんどうてき一般いっぱん規律きりつ成功せいこう解釋かいしゃくりょうしょぬのろう運動うんどうとう現象げんしょうなみなりため物理ぶつりがくちゅう其他理論りろん,甚至很多其他學科がっかてき理論りろん基礎きそ

性質せいしつ

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あつきょうどうのう

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ざい氣體きたい動力どうりょくろんちゅう壓力あつりょく氣體きたいたいぼう平面へいめん撞擊しょ造成ぞうせいてきりょく解釋かいしゃく假設かせついちあたりちょうため てきせい立方體りっぽうたいいち顆質りょうため てき粒子りゅうし以速りつ ざい完全かんぜん彈性だんせい碰撞てき情況じょうきょう,沿 X じく撞擊其中いちめんてきどうりょう變化へんかため

粒子りゅうしごとへだた 便びん撞擊該面いちいん此該めんしょ受到てき力量りきりょうため

ざいいち共有きょうゆう n しょうどう粒子りゅうしてき狀況じょうきょう,該面しょ受到てき總力そうりょくため

定義ていぎ

ようしょうどうてき方式ほうしき也可以得いた

いんため大量たいりょう氣體きたい粒子りゅうしてき運動うんどう以視ため規則きそくてき運動うんどういん此大りょう氣體きたい粒子りゅうしむこうごと一方向的速率分布情形皆相同,所以ゆえん

まいめんしょ受到てきあつきょうため

ほうひとし表示ひょうじ其中てき またとく

這是分子ぶんしどう理論りろんてきだいいちたいらいさおてき結果けっか,它把ひろしかんりょうあつきょうあずかほろかんりょう粒子りゅうしてき平均へいきんどうのうれん繫起らい

溫度おんどあずかどうのう

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根據こんきょ理想りそう氣體きたい方程式ほうていしきためなみ茲曼常數じょうすうため絕對溫度ぜったいおんど粒子りゅうしすうN=n):

於是たん分子ぶんしてきどうのうため

系統けいとうてきそうどうのう表示ひょうじため

這是分子ぶんしどう理論りろんちゅうてきいち重要じゅうよう結果けっか分子ぶんしてき平均へいきんどうのうせい於體けいてき絕對溫度ぜったいおんど

いん此,あつきょうあずかなんじ體積たいせきせきあずか分子ぶんし平均へいきんひらどうどう能成よしなりせいたい於由たん原子げんし分子ぶんし組成そせいてき氣體きたい體系たいけい自由じゆう總數そうすうためいん此每自由じゆうてきどうのう

まい自由じゆうてきどうのうせい溫度おんど比例ひれい係數けいすうためなみなんじ茲曼常數じょうすうてき一半いっぱん,這個結果けっかさけべのうりょう均分きんぶん定理ていり

たい容器ようきてき碰撞

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たい理想りそう氣體きたい以推導出どうしゅつn[8] 單位たんい時間じかん分子ぶんしたい容器ようき單位たんい面積めんせきてき碰撞次數じすうため

ほうひとしそくりつ

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所有しょゆう分子ぶんしそくりつ平方へいほうてき平均へいきん值的平方根へいほうこん

其中 ためまい/びょう (m/s),R理想りそう氣體きたい常數じょうすう,M ため莫耳質量しつりょうせんかつ/莫耳 (kg/mol))。其中さいゆう可能かのうてき速度そくどためひとしかたそくりつてき81.6%,而平均へいきん速度そくどためひとしかたそくりつてき92.1%。(むぎかつ斯韋-玻爾茲曼分布ぶんぷ

まいり

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參考さんこう資料しりょう

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  1. ^ Sydney Chapman and T.G. Cowling (1970). The Mathematical Theory of Non-uniform Gases: An Account of the Kinetic Theory of Viscosity, Thermal Conduction and Diffusion in Gases, third edition (Cambridge University Press).
  2. ^ Krönig, A., Grundzüge einer Theorie der Gase, Annalen der Physik, 1856, 99 (10): 315–322 [2013-04-19], Bibcode:1856AnP...175..315K, doi:10.1002/andp.18561751008, (原始げんし內容そん於2020-10-01) 
  3. ^ Clausius, R., Ueber die Art der Bewegung, welche wir Wärme nennen, Annalen der Physik, 1857, 176 (3): 353–379 [2013-04-19], Bibcode:1857AnP...176..353C, doi:10.1002/andp.18571760302, (原始げんし內容そん於2020-10-31) 
  4. ^ Mahon, Basil, The Man Who Changed Everything – the Life of James Clerk Maxwell, Hoboken, NJ: Wiley, 2003, ISBN 0-470-86171-1 
  5. ^ L.I Ponomarev; I.V Kurchatov. The Quantum Dice. CRC Press. 1 January 1993. ISBN 978-0-7503-0251-7. 
  6. ^ Einstein, A., Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen (PDF), Annalen der Physik, 1905, 17 (8): 549–560 [2013-04-19], Bibcode:1905AnP...322..549E, doi:10.1002/andp.19053220806, (原始げんし內容 (PDF)そん檔於2005-04-10) 
  7. ^ Smoluchowski, M., Zur kinetischen Theorie der Brownschen Molekularbewegung und der Suspensionen, Annalen der Physik, 1906, 21 (14): 756–780 [2013-04-19], Bibcode:1906AnP...326..756V, doi:10.1002/andp.19063261405, (原始げんし內容そん於2019-06-08) 
  8. ^ Collisions With a Surface. [2013-04-17]. (原始げんし內容そん檔於2008-05-28).