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解析分子运动论的本质

(2023-06-23 14:21:42)
标签:

理论研究

学术研究

分类: 物理理论

一、分子运动论概述

分子运动论(又称气体动理论或分子动理论)是描述气体为大量做永不停息的随机运动的粒子(原子或分子,物理学上一般不加区分,都称作分子)。快速运动的分子不断地碰撞其他分子或容器的壁。分子动理论就是通过分子组分和运动来解释气体的宏观性质,如压强、温度、体积等。分子动理论认为,压强不是如牛顿猜想的那样,来自分子之间的静态排斥,而是来自以不同速度做热运动的分子之间的碰撞。

二、解析分子运动的本质

分子运动论主要研究气体分子运动的宏观性质。标准状态下,气体分子之间的距离约为10^-9m,而气体分子的半径约为10^-10m,所以气体的体积大小主要决定于气体分子之间的距离,在这种状态下,分子之间的引力和斥力相等。下面我利用气体分子之间的引力解析分子运动论的本质。

典型的振动频率范围从小于10^13 Hz 到大约 10^14 Hz,对应于大约 30 3 µm 的波长。分子的振动频率应该是分子自转的频率,那么分子自转的角速度是:ω=2πf,其中,ω是分子自转的角速度、f是分子自转的频率。分子自转的角速度的范围应该是从6.18×10^13rad/s6.18×10^14rad/s。我在多篇文章论述到:任何粒子的辐射半径都等于光速除以粒子自转的角速度。数学描述:R=c/ω,其中,R是粒子的辐射半径、c是光速、ω是粒子自传的角速度。通过这个公式我们可以计算气体分子的辐射范围约是4.9×10^-6m4.9×10^-7m。不论是宏观物体还是微观粒子,它们的辐射范围——辐射半径,就是它们的引力半径。

分析上面的计算数据,通常情况下,气体分子之间的距离大约是10^-9m,而气体分子的引力半径大约是10^-6m,所以每一个气体分子和多个气体分子都存在引力,而引力的大小和距离的平方成反比,气体分子又是运动的,这样每一个气体分子受到的引力的大小、方向是不确定的,可以说,每一个气体分子的运动状态是瞬息万变的,这就是气体做无规则运动的原因。

从上面的分析我们还知道,每一个气体分子都是自转的,同时也是公转的,公转需要的向心力是和多个气体分子之间的引力提供的,这样必然造成每一个气体分子公转的向心力的大小、方向都是时刻在变化的,所以每一个气体分子的运动轨迹也是时刻在改变的,我们知道,向心力不做功,所以通常情况下,气体分子做无规则运动气体分子的动能不会减少,是气体分子永不停息运动的理论支撑,只有受外界(和外界存在能量的交换)影响,例如吸热、放热、做功等,气体分子的动能才会改变,即气体分子运动的速度才会改变。每一个气体分子会永不停息的做无规则运动,就构成了气体分子在永不停息做无规则运动的客观事实,正如分子运动论中描述的,气体为大量做永不停息的随机运动的粒子

相关资料显示,气体分子无规则运动的速度,也就是气体分子的公转速度约500m/s,而气体分子的引力范围小,也是气体分子做无规则运动的原因。

结论:分子运动论的本质就是:宇宙间每一个天体都在公转。每一个气体分子和每一个宏观天体相似,每一个气体分子都在公转,和天体不同的是,天体公转的向心力的大小基本不变,而气体分子公转的向心力的大小也在时刻改变,气体分子公转速度相对气体分子的引力半径和天体相比较大,仅此而已。每一个气体分子公转的向心力(大小、方向)时刻在变,所以每一个气体分子运动轨迹是不规则的,公转不损失动能,这就是气体分子永不停息做无规则运动的原因。

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