氣體動(dòng)理論的發(fā)展歷史

氣體動(dòng)理論的發(fā)展歷史

　　氣體動(dòng)理論（氣體分子運動(dòng)論）是早期的統計理論。它揭示了氣體的壓強、溫度、內能等宏觀(guān)量的微觀(guān)本質(zhì)，并給出了它們與相應的微觀(guān)量平均值之間的關(guān)系。平均自由程公式的推導，氣體分子速率或速度分布律的建立，能量均分定理的給出，以及有關(guān)數據的得出，使人們對平衡態(tài)下理想氣體分子的熱運動(dòng)、碰撞、能量分配等等有了清晰的物理圖像和定量的了解，同時(shí)也顯示了概率、統計分布等對統計理論的特殊重要性。

　　分子運動(dòng)論

　　舊稱(chēng)分子運動(dòng)論.[1]從物質(zhì)的微觀(guān)結構出發(fā)闡明熱現象規律的理論.它的基本思想：宏觀(guān)物質(zhì)由巨大數量的不連續的微小粒子（即分子或原子）組成，分子之間存在一定間隙，它們總是處于熱運動(dòng)之中.分子之間還存在相互作用（吸引和排斥），稱(chēng)為分子力.分子力使分子聚集在一起，在空間形成某種規則分布（通常叫做有序排列）；熱運動(dòng)的無(wú)規性破壞這種有序排列，使分子四散.正是這兩方面的共同作用，決定了物質(zhì)的各種熱學(xué)性質(zhì)，例如物質(zhì)呈現出固、液、氣三態(tài)及相互轉化.氣體動(dòng)理論闡明了氣體的物理性質(zhì)和變化規律.它把系統的宏觀(guān)性質(zhì)歸結為分子的熱運動(dòng)及它們間的相互作用，因此能深刻地洞察宏觀(guān)現象的本質(zhì).它不研究單個(gè)分子的運動(dòng)，只關(guān)心大量分子集體運動(dòng)所決定的微觀(guān)狀態(tài)的平均結果.實(shí)驗測量值就是平均值.例如，容器中作用于器壁的宏觀(guān)壓強，是大量氣體分子與器壁頻繁碰撞的平均結果.理論上，氣體動(dòng)理論以經(jīng)典力學(xué)和統計方法為基礎，對熱運動(dòng)及相互作用做適當的簡(jiǎn)化假設，給出分子模型和碰撞機制，借助概率理論處理大量分子的集體行為，求出表征集體運動(dòng)的統計平均值.計算結果與實(shí)驗測量值的偏差，作為修改模型的依據，從而形成自身的理論體系.這就是氣體動(dòng)理論的研究方法.它不僅可以研究氣體的平衡態(tài)，而且可以研究氣體由非平衡態(tài)向平衡態(tài)的轉變，解釋輸運現象的本質(zhì)，導出輸運過(guò)程遵守的宏觀(guān)規律.氣體動(dòng)理論是吉布斯統計力學(xué)出現之前的關(guān)于物質(zhì)熱運動(dòng)的微觀(guān)理論，后來(lái)成為統計力學(xué)的一部分，并促進(jìn)了它的發(fā)展.

　　發(fā)展

　　17世紀

　�。保叮担改�，伽桑迪提出物質(zhì)是由分子構成的假說(shuō).假想分子是硬粒子，能向各個(gè)方向運動(dòng)，并進(jìn)一步解釋物質(zhì)的固、液、氣三態(tài)的轉變.１６７８年，胡克提出同樣主張，并認識到，氣體的壓力是氣體分子與器壁碰撞的結果.

　　18世紀

　�。保罚常改�，伯努利發(fā)展上述思想，從氣體分子與器壁碰撞的觀(guān)念出發(fā)，導出了玻意耳定律.１７４—１７４８年間，羅蒙諾索夫（俄）提出，分子與原子不同，一個(gè)分子可以含有數個(gè)原子；明確指出熱是分子運動(dòng)的表現，氣體分子運動(dòng)是無(wú)規則的；還肯定了運動(dòng)守恒原理在分子運動(dòng)中的正確性.此后一個(gè)世紀，氣體動(dòng)理論才又獲得飛躍發(fā)展.

　　19世紀

　�。保福担纺�，克勞修斯（德）第一次清楚地說(shuō)明統計概念，導出了氣體壓力、體積和溫度間的正確關(guān)系，還于１８５８年引入分子運動(dòng)自由程概念.１８５９年，麥克斯韋導出了速度分布律，建立了輸運過(guò)程的數學(xué)理論.１８６８年，玻耳茲曼在速度分布律中引入重力場(chǎng).后來(lái)的分子束實(shí)驗證明，這兩個(gè)分布律都是正確的.１８７２年，他又給出氣體動(dòng)理論的基本方程——玻耳茲曼積分微分方程.至此，氣體動(dòng)理論就發(fā)展成一門(mén)系統的理論.對于布朗運動(dòng)的研究在氣體動(dòng)理論建立的過(guò)程中起過(guò)重要作用.１８２７年，布朗觀(guān)察到懸浮在水中的花粉等物質(zhì)微粒的無(wú)規則運動(dòng).１８７７年，德耳索指出，微粒的不規則運動(dòng)是液體分子對它的不平衡碰撞引起的.

　　20世紀

　�。保梗埃的昙吧院�，愛(ài)因斯坦、斯莫盧霍夫斯基和朗之萬(wàn)分別發(fā)表了他們關(guān)于布朗運動(dòng)的理論.１９０８年，佩蘭的系統實(shí)驗觀(guān)察，證實(shí)了上述理論的正確性.布朗運動(dòng)的研究表明，分子永遠處于無(wú)規則的運動(dòng)中，而且存在漲落.這對氣體動(dòng)理論是個(gè)有力的支持.

【氣體動(dòng)理論的發(fā)展歷史】相關(guān)文章：

分子動(dòng)理論知識點(diǎn)總結04-13

漢字的發(fā)展歷史06-29

橋的發(fā)展歷史10-08

管理的歷史發(fā)展06-26

css發(fā)展歷史06-25

施恩的職業(yè)生涯發(fā)展理論03-31

淺談綠色經(jīng)濟理論的發(fā)展06-28

高速火車(chē)的發(fā)展歷史06-26

戟的發(fā)展歷史簡(jiǎn)介07-02

關(guān)于長(cháng)笛的發(fā)展歷史05-30