小議氣體壓強產(chǎn)生的原因

劉斌

1.氣體壓強產(chǎn)生的原因

和其他所有的物體一樣，氣體也是由大量的分子組成（分子間有空隙）的，分子在永不停息地做無規(guī)則運動（溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈），分子間同時存在相互作用的引力和斥力.這是分子動理論中涉及的內(nèi)容.讓我們用它來解決這樣一個問題：假設(shè)有一定質(zhì)量的理想氣體被密封在一個容器中，那么，由于分子的無規(guī)則運動，這些氣體將會充滿整個空間，表現(xiàn)為它的體積，同時，由于容器壁的密封阻隔，大量的分子將會持續(xù)不斷地撞擊容器壁，從而產(chǎn)生壓強.

很顯然，此過程中，容器的作用是將氣體束縛在其中，是氣體壓強產(chǎn)生的一個外在條件，而真正導(dǎo)致氣體壓強產(chǎn)生的原因是分子的熱運動.

進一步的研究得出氣體壓強的計算公式為pV=nRT（式中的p為氣體的壓強，V是氣體的體積，n是氣體的物質(zhì)的量，也就是被封閉的氣體的分子數(shù)目，R指的是一個常數(shù)，T指的是氣體的溫度），分析公式不難看出，一定質(zhì)量的封閉氣體，根據(jù)p=nRT/V，由于分子數(shù)目n和常數(shù)R的值不變，在體積一定的情況下，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈，對容器壁產(chǎn)生壓強越大；而在溫度一定的條件下，由于質(zhì)量一定，因此分子數(shù)目就一定，體積越小，分子越密集，則產(chǎn)生的壓強越大.總而言之，一定質(zhì)量的氣體，其壓強的大小與溫度和體積有關(guān)，溫度越高，體積越小，產(chǎn)生的氣體壓強則越大.

通過以上分析可以看出，氣體壓強的產(chǎn)生與氣體是否受到重力作用沒有任何關(guān)系.

2.大氣壓強的產(chǎn)生原因

地球周圍充滿了由氮氣、氧氣、二氧化碳、水蒸氣和氦、氖、氬、氪、氙等惰性氣體混合組成的空氣，我們將這層空氣的整體稱為大氣.同樣的，這些氣體也是由大量的做無規(guī)則運動的分子組成，那么這些分子就必然要對浸在其中的任一物體不斷地產(chǎn)生撞擊，每次撞擊，空氣分子都要對物體的表面產(chǎn)生一個沖擊力，大量空氣分子持續(xù)撞擊的結(jié)果就表現(xiàn)為大氣對物體表面的壓力，從而形成大氣壓.所有浸在大氣中的物體都要受到大氣作用于它的壓強，就像浸在水中的物體都要受到水的壓強一樣.

再來看看影響大氣壓強大小的因素，既然大氣壓也是由分子的熱運動產(chǎn)生的，那么我們應(yīng)該首先考慮到影響熱運動的主要因素即溫度，溫度越高，分子的無規(guī)則運動越劇烈，則對物體表面的撞擊次數(shù)就越多，同時，分子動能也就越大，因此產(chǎn)生的壓力、壓強也就越大.

接著我們來考慮分子的數(shù)目對大氣壓強的影響，我們知道，處于地球周圍的空氣其實受到兩種作用，無規(guī)則的熱運動使氣體分子能均勻地分布在它們所能到達的空間，而重力的作用則要使氣體分子相對集中的聚集在地面附近（重力的這種作用其實相當于容器對氣體的束縛）.當這兩種作用達到平衡狀態(tài)時，氣體分子的分布情況可想而知，在空間隨高度呈不均勻的分布，高度越高，氣體密度越小，表現(xiàn)為氣體越稀疏；越接近地表，氣體密度就越大，表現(xiàn)為氣體越密集，若單位體積中含有的分子數(shù)越多，則相同時間內(nèi)空氣分子對浸在其中的物體表面單位面積上撞擊的次數(shù)就越多，因而產(chǎn)生的壓強也就越大，因此，大氣壓強才會隨高度的增加而減小.

綜上可知，大氣壓強的產(chǎn)生是因空氣分子的熱運動撞擊浸在其中物體而產(chǎn)生的.大氣壓的大小決定于大氣的溫度和氣體密度，溫度越高，氣體密度越大，產(chǎn)生的壓強越大.而在此過程中，重力作用就像一個容器，束縛并改變了大氣的疏密程度，是產(chǎn)生大氣壓的外因，并不是產(chǎn)生氣體壓強的原因.

從影響壓強的因素不難看出，氣體壓強與大氣壓強并不是一回事.

3.一點建議

同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中，總會遇到類似的問題，當我們憑借以往的學(xué)習(xí)經(jīng)驗巧妙地將問題解決時，應(yīng)當?shù)谝粫r間跟老師溝通交流，既能讓老師分享你學(xué)習(xí)的快樂，也能使你對知識掌握得更加充分，還能避免出現(xiàn)不必要的錯誤.