第五节 气体分子动理论

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类比法的巧用

　　把握模型的运动特征，巧用类比联想，提高解题速度．类比在处理与自己掌握的物理模型有相近的运动状态或性质的物理问题时是极其有效的．我们可以把已熟悉的事实、经验，寻找彼此间的相互联系，把解决问题的思维方法纳入到已有的解题模式中去，从而把新的，甚至不易建立的物理模型变换成已知的物理模型，缩短推理的时间．
　　［例］：如图所示，把一个真空罐放于光滑水平面上，当刺破一个小孔时，罐子将做什么运动？
　　若直接抓住题中“罐子将做什么运动？”而按先选对象，再进行受力分析，然后用动力思路分析就很容易得出罐子先向右做变加速运动，最后向右做匀速直线运动的错误结论．事实上，刺破一小孔罐子向右运动过程中其受力情况是比较复杂的，运用动力学方法，很难判定其运动情况，但若我们头脑中储有类比的思维策略时，则在运用动力学思路分析受挫后就很容易联想到本题与两球碰撞问题在本质上是相同的，把罐子和最终进入罐子的那部分气体视作系统，则系统所受的合外力为零，由动量守恒定律可以很快得到结果．

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气体分子运动的特点

　　（1）气体分子间距离较大，气体分子可看成无大小的质点，分子间作用力很微弱．
　　（2）气体分子除相互碰撞或跟器壁碰撞外不受力的作用，可在空间自由移动，充满所达到的空间，故气体无一定形状，也无一定体积．
　　（3）大量气体分子的热运动中，分子朝各个方向运动的机会均等，即气体分子沿各个方向运动的数目是相等的．
　　（4）大量气体分子的热运动中，分子速率按一定规律分布，呈现“中间多，两头少”；当温度升高时，速率小的分子数减少，速率大的分子数增加，仍然是“中间多，两头少”，只是分子的平均速率增大了．

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气体压强、温度、体积关系的微观解释

　　一定质量的气体，其分子数密度由体积决定．分子平均动能由温度决定．从而可以解释压强与温度和体积的关系，即可解释玻意耳定律和查理定律．对盖·吕萨克定律的解释；可从压强要保持不变分析，温度升高，分子平均动能增大，只有将体积增大到一定程度，减小分子数密度才能保持压强不变，故体积与温度成反比．