气体定律与气体模型

时间:2023-12-14 02:19:01

人们虽然不知道气体的微观构成,但关于气体宏观性质的研究却已持续了几个世纪。17世纪,英国物理学家波义耳曾经发现了气体的压强与体积成反比的波义耳定律。18世纪,人们开始进一步研究气体体积与温度之间的相互关系。法国物理学家阿蒙顿和查理均先后发现,一定质量的气体在一定压强之下,其体积的增加与温度的升高成正比。1800年左右,法国另一位化学家盖-吕萨克以多种气体做实验,最终确立了这一关系,后世称之为盖-吕萨克定律。

气体定律与气体模型

应该如何解释这些从实验中总结出来的经验定律呢?气体的弹性早就引起了人们的格外注意,波义耳曾经提出两种微粒模型来解释这种弹性。第一种模型认为气体粒子相互挤在一起,但它们每一个都具有弹性,就像羊毛团放在一堆一样。第二种模型认为气体粒子并不改变自己的大小,也不紧紧挨着,但都处于剧烈的运动之中。牛顿曾经比较倾向于第一种观点。他设想气体粒子内部受某种与距离成平方反比的斥力作用,表现得富有弹性,这样就可以很好地解释波义耳定律。

1738年,瑞士数学家、物理学家丹尼尔·伯努利给了上述第二种模型一个更精确的说明。他认为,组成气体的微粒极其微小,以至数目无比巨大。它们以极高的速度彼此冲撞,做完全弹性碰撞。容器壁所受到的气体压强,可以看成是大量气体微粒冲撞的结果。伯努利就这样首次提出了气体压强的碰撞理论,并且从这个理论推出了波义耳定律。

伯努利的理论当时没有引起足够的注意,以致伟大的思想延误了一个世纪之久。原因之一可能是,该理论所引为前提的热之唯动说在当时没有市场。到了19世纪,情况发生了改变。由于能量守恒定律的建立,热之唯动说受到了人们的重视和认同,伯努利的理论终于被再一次提出。