Gas - 1
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L\times L\times L 正方体内的气体与一面墙碰撞:
-mv_{x}-mv_{x}=\bar{F_{x}} \frac{2L}{v_{x}}
所以有
\bar{F_{x}}=-\frac{mv_{x}^2}{L}
那么合力为
\begin{align}
\bar{F}&= F_{1x}+F_{2x}+\dots+F_{Nx} \\
&=\frac{m}{L} (v_{1x}^2+v_{2x}^2+\dots+v_{Nx}^2) \\
&=\frac{nM}{L}(v_{x}^2)_{\text{avg}}
\end{align}
而气体具有各向同性,也就是说 (v_{x}^2)_{\text{avg}}=(v_{y}^2)_{\text{avg}}=(v_{z}^2)_{\text{avg}}=\frac{1}{3}(v^2)_{\text{avg}}。
那么 \bar{F}=\frac{nM}{3L}(v^2)_{\text{avg}}
那么压强
\bar{p}= \frac{\bar{F}}{A}=\frac{nM}{3V}(v^2)_{\text{avg}}=\frac{nM}{3V}v_{\text{rms}}^2
其中 v_{\text{rms}}=\sqrt{ (v^{2})_{\text{avg}} }
从而
pV=\frac{nM}{3}v_{\text{rms}}^2=nRT
也就是说
v_{\text{rms}}=\sqrt{ \frac{3RT}{M} }
所以平动动能:
\bar{K}=\frac{1}{2}m (v^2)_{\text{avg}}=\frac{1}{2}mv_{\text{rms}}^2=\frac{3}{2} \frac{m}{M}RT=\frac{3}{2}kT