空气的压强是由空气的重力引起?还是由气体分子间的碰撞所引起?

有一种观点,强烈否认“空气的压强是由空气重力所引起”,对吗?
看看清一色的以概念解释代替理论推导,难道我们真的就是根本没有理论能力,完全不具备理论思维的能力,只剩下穿凿附会、刚愎自用、装腔作势的性格?

请解答者,用微积分,从理论上证明。

解答者,若能用微积分证明,本题若篇幅不够,先答一半,但必须是从微积分出发。
另一半我另外再直接请教,奖励分数也一定是200分。

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【此题不得不关闭了,小流氓 chengshanggewu 每天来满口流氓语言】
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大家可以看看这位【小流氓 chengshanggewu】 的嘴脸。
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  我不是物理专业的学生,只是对物理有浓厚的兴趣,看到你这个问题我试着想了一下,确实是一个有趣的问题,我把我的理解说一下,希望能对你有帮助,但我掌握的知识不多,可能达不到你的严格证明的要求,但我认为,只是回答你提出的问题的话,还是能够回答的,而我也认为,这并不是一个严格的证明题,在我的论据里有一个关于弹簧的类似的问题,你看了那个问题后会知道并不需要所谓严格的证明。如果你非要一个严格证明,我想,既然你会提出这个问题,肯定是自己想过的,如果我的回答能帮助你给出严格证明,我想我的回答也不是白费力气。当然也不排除你认为我在胡说八道,但我确是这样理解的。

  进入正题

  我认为气体压强是由气体分子间的碰撞引起的

  一个刚性瓶,在地面装满空气,里面显然是有压强的,如果我能把它放到外太空,保持温度不变,显然它里面的压强不会变,因为瓶子体积没变,气体的物质的量不变,温度(平均动能)不变,所以气体分子间的碰撞程度不变,宏观表现就是压强不变。也就是说,大量空气被约束住了,内部分子间能产生大量碰撞,才有压强。(之所以加上大量是因为压强是一个宏观物理量,是一个统计结果)。

  再说大气压是怎么回事,我认为天体就像是一个“特殊的瓶子”,通过重力把空气约束在天体周围,为什么说这个“瓶子”特殊,因为它不是用瓶壁而是用重力在约束空气,就是这个重力,使得大气压强在天体不同高度处压强不同,从而引起人们的争论,让人们觉得气压是由重力引起的(当然,大气压是由重力间接引起的,但直接原因还是气体分子间的碰撞),但却没人去争论瓶子里的气压是不是由瓶壁的弹力引起的。

  下面的我写在纸上:(图片有点大,有2M多)

追问

谢谢您的详细解答。
不过我所需要的不是泛泛的、笼统的、概念堆砌式的解答。
我所需要的,是运用微积分的严格理论证明。
本题不是高深的物理问题,只是普通专业大一普通物理的题目。

再次谢谢您的解答。
您若是能用微积分进行严格推演,我将立马关题,并送200分的奖励。

静心期待中。

追答

我想说的是
第一:你有没有搞清自己在问什么?
第二:你有没有把我的回答看完全?
请看你的问题:
“空气的压强是由空气的重力引起?还是由气体分子间的碰撞所引起?”
你问的仅仅是空气的压强是由什么引起的,只是问个原因而已,说明白不就行了,还非得说什么用微积分严格推导?
就好像我问你:苹果往地上掉是由什么引起的?
你回答由万有引力引起的不就可以了?难道你还要写什么F=G*M*m/(L^2)云云(甚至重新把这个公式推导出来)所以它才往地上掉?难道F满足的是另一个规律如F=G'*M*m/(L^3)它就不往地上掉了?
而如果我问的是为什么行星轨道是椭圆的,这时候就需要用到F=G*M*m/(L^2)在数学上进行严格证明了。
所以我说你根本连自己在问什么都没有弄清。

当然,你肯定会认为,真正没弄清的是我对吧。
好,那我再问你一个问题
就我之前的回答中,我所举的那个弹簧的例子,那些叠在一起的弹簧是有质量的,问:
弹簧与弹簧间的接触面的压强,是由弹簧的重力引起?还是由弹簧的形变产生的弹力引起?
你怎么回答?你进行各种各样的推导然后发现通过重力计算和通过形变计算得出的结果相等,然后呢?你还是没告诉我是由谁引起的。
大学的题你都拿出来了,想必你知识水平也不低了吧?听说过直接原因和根本原因没有?
就我的问题而言,重力是直接原因,形变是根本原因,就这么简单。
所以我说你没有把我的回答看完全。

如果你还是觉得是我弄错了,你就用对待你的问题的同样的态度去解决我的问题,让我看看你那不穿凿附会、不刚愎自用、不装腔作势的解决方式。如果你连一个弹簧的宏观问题都解决不了,你又何必去思考涉及分子碰撞的微观的反映统计规律的问题呢?

追问

1、本题已经再三声明,需要的是严格定量推导,而不是定性描述;
2、楼上已经有网友给出了指数函数的结果,学过微积分的人都知道,
指数函数的结论,一定由积分而来,定性描述无论如何都是得不到的;
3、不需要相关的类比,类比不是推导,何况本题跟弹簧风马牛不相及。
4、从微观机制考虑是学物理的本能,连天文都有atomic astronomy。
若能回答,请直面主题,用微积分严格推导。

追答

已经有网友给出了指数函数的结果,而你需要推导过程。那好,那就假设给了你推导过程,证明了由重力计算和由分子碰撞理论计算得出的结果一致,然后呢?由谁引起的?

你说本题跟弹簧不相及,你自问我提的问题和你提的问题真的毫无联系?好,你非要认为不相及那也没关系,这就是一个新的问题,我希望你能用严格的定量分析去解决这个问题,而不是去讨论它和谁相不相及。
而我问你这个问题的目的也很明显,就是想知道你的不穿凿附会、不刚愎自用、不装腔作势的解决方式是怎样的。你也可以说你拒绝回答,那就继续往下看。

从你与其他回答者的交流来看,如果你需要的是分子碰撞理论计算压强的公式的推导过程等等,你大可以直接那样问多好,为何非得问是由谁引起的?这两者不也风马牛不相及的吗?你问的是这一方面,却非得要别人答另一方面,还老是怪别人答非所问,这就是你的逻辑所在了?你一直强调严格定量分析,但我从你所提的问题里看不到需要定量分析的地方,这就是一个定性分析的问题。都说了你先搞清自己到底要问什么,把问题改成你真正想问的,而不是去叫别人答非所问还振振有词。

再次从你与其他回答者的交流来看,你是不是觉得举世皆浊唯你独清了?

追问

1、要的是理论推导过程,并不是想要一个公式结果,
然后按照结果去解释。

2、有了具体的理论推导过程,才能看出推导过程中,
采取了什么假设。若公式跟实验结果一致,才能得出
结论,究竟是两者统一,还是不统一。

3、在不知道具体的推导过程前,就根据公式解释,就
难免穿凿附会之嫌。

要的是理论推导过程,并不是想要一个公式结果,然后按照结果去解释。有了具体的理论推导过程,才能看出推导过程中,采取了什么假设。若公式跟实验结果一致,才能得出结论,究竟是两者统一,还是不统一。在不知道具体的推导过程前,就根据公式解释,就难免穿凿附会之嫌。

本题不得不关题了,只要一天不关题,就有人刷分刷不到,每天来污言秽语骂人。
你的解答,虽然不是我期望的,但是你解答得最认真,就采纳你了。

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2018-08-05

首先呢,我觉得lyw0210解释方式很正确,这里只是来补充一下简略的推导过程和我认为比较详细的解释,同时我觉得已经过去一年了,题主可能已经解决这个问题了,这里发上来只是为了给其他人看一下,并且对这个问题的解释还要稍提一下.(至于悬赏分什么的都无所谓)

第一呢,压强的普遍定义是与力相关的(不用我多嘴解释吧),而物理学家在对气体进行微观研究时,认为某表面上的气体压强是气体对该表面单位面积单位时间内的累积碰撞冲量  (划重点),并在这个基础上,推导得出气体压强与气体分子速率成二次比关系  (再划重点).具体推导过程大物上册是有的,可以仔细看一看.

在理解上述第二个重点后,其实这个问题就很清晰了.

既然题主对比的是重力和微观分子的碰撞两个因素,那么我们就应该在微观上去讨论这个问题,首先去思考重力对微观气体分子会有什么作用----提供一个力(受力分析了解一下),其次在微观上这个力会带来什么影响?由于气体分子是一直在运动,因此重力的直观作用就是给气体分子一个竖直方向上的动量,随后当气体分子碰撞某表面时,该重力动量转化为重力冲量,亦即上述的压强.那么问题来了,如果没有碰撞,这个重力作用能起效吗?或者如果没了重力作用,气体分子就不会碰撞某表面了吗?(lyw0210的空间站了解一下)

所以这个问题就很清晰了,重力并没有引起了压强,反而重力恰恰是通过分子碰撞才实现了作用,其作用表现有两个,一是压强值等于空气柱重量,二是压强与高度成指数关系.

因此,对气体而言,压强的本质就是气体分子的碰撞,就像煤发电一样,不是煤产生了电,而是磁生电,没有煤可以用水力,可没有了磁却是怎么也发不了电.(说化学电池的请自觉离开)

空气压力迷惑人的地方无非两个,一是概念混淆,二是直观上看到压力值为空气柱的重量.

证明如下

实际上,在宏观上,根据压强的普遍定义,大气压强可以认为由重力引起,但在微观机理上,大气压强产生的真正原因还是气体分子的碰撞。

第2个回答  2015-03-20
是由气体分子间的碰撞所引起的,最直观的一点就是:无重力环境下的国际空间站内部也有空气压力。
实质上空气压力的来源就是空气分子不停地撞击物体表面,由此产生的微观撞击力宏观化之后就是空气压力。
我看有人说是重力使空气产生了压力,这个实际上漏了几个中间步骤。万有引力作用使空气受到了向地心的力,空气分子于是会产生向下的运动,直到与其他空气分子或是物体之间的撞击产生的力能使它宏观上保持静止,也就是说,空气为了产生足够的“浮力”,在不同的情况下需要有相应的“上下撞击力差”,这就是越往高空大气层越稀疏的原因。
因此,重力是约束空气形成一定密度的原因,但只要有了这个密度,不论是否有重力,空气分子的碰撞都会产生压力。亦即是说,有没有空气压力,关键在于有没有空气(不论密度大小,这只会影响压强的大小);而使空气存在与此形成一定密度,不会分散开来,则需要一定的“约束力”。而重力,只是刚好充当了在大部分被研究情况下的“约束力”罢了。追问

谢谢解答。
简而言之,大气压强,究竟是:
1、仅仅由大气质量所确定?如何证明?
2、仅仅由分子碰撞所确定,跟大气质量无关?如何证明?
3、两者等同?如何证明?
需要的是理论证明,而不是泛泛说明。

再次谢谢。

追答

你要理论证明的话就没办法了,我自己都不是物理系的学生,哪有办法给出正规的理论证明。而且实际上你这种问题最需要做的应该是实验证明而不是理论证明。理论只是我们为了解释现象而做出的假设,是服务于实验的,而且很多理论很可能本身就包含着错误,只是由于科技水平的限制而没有发现。所以在解决这种理论上有争议的问题的时候,应该更着重于试验和现象,而不是理论。
只是试验和现象的证明的话,我提到的空间站中的气压问题就能证明不是由于大气的重力。

追问

理论服务于实验,原则上没有错。
理论有本身的体系,不是虚无的。

本题只是一道简简单单的大学物理题,没有那么高深。
任何的理论,都不是我们有能力建立、整合、完善的。

鬼子的理论千千万万,没有半个跟我们有一毛钱关系。
理论一旦到了我们的教科书上,就立马被扭曲歪解了。
这样的例子,比比皆是,触目惊心。

追答

我觉得你有点妄自菲薄了,事实上任何一个人偶然的一个观测结果都有可能推翻一个理论或者一条定律。
这道题只是普通的物理题的话就回答是碰撞引起的应该就够了。
还有最后一段没看懂,阴谋论?很多理论在教初学者的时候为了便于理解以及初学者不宜太深入等原因是有修改,不过一般不至于会歪解。

追问

这些理论,在几百年前,鬼子就建立得非常完整、严谨,但是迄今为止,我们的教师、教授们在胡扯蛋的比比皆是。本人需要的是严格的推论过程,而不是泛泛的、不得要领的、牵强附会的说明。我们在科学上的落后、落魄、无所作为是触目惊心的,我们的自甘堕落的心态是无可救药的。

追答

……总觉得你太上纲上线了,学化学没怎么接触这些没什么感觉。

追问

你可以认为我在上纲上线。我的问题是如何推导一个理论性的计算公式,回答者,包括我所接触过的数以百计的国内大学教授,都是搅局高手:回避问题,忽悠了事。引申出来的是我们的学风问题:任何一个英语阅读无障碍(无需英汉字典)的、客观理性的大学生,都可以写出惊天动地的论文,论文内容是《在科学教学中,为什么我们会有那么多的胡搅蛮缠?》,作者必定见光死,死无葬身之地。就这么简单。

追答

……你可以试试去作下死。还有的这个问题,真觉得国内风气不好你可以去国外论坛上问,,哪怕自己试着去动手研究也比就在这里嘴炮要强。我认识一个物理教授,虽然不是搞气体的,要不要帮你问问?要的话信你自己写,我帮你发。

追问

好了,够了,不再麻烦你了,接下去你将会怎么回答,
你的学识、你的风格、你的身份,都已经清清楚楚了。

千万不要再来搅局了!
无论你如何搅局,不再追问。

谢谢谢谢谢谢!

追答

别人好心帮你非得说是搅局,是要有人高兴来帮你哦!

第3个回答  2015-03-15
直接来说,气体压强是由分子碰撞引起的,分子对气体内壁面的碰撞导致了对壁面的压力,形成压强。
但是,具体到地球的空气,我们还应该考虑一个问题,地球上的空气为什么会存在压强,是因为地球引力存在,才会把空气聚拢在地球周边,这些气体被地球引力所约束,不能扩散开,才形成了内部的压强。否则空气全跑了,自然什么压强都没有了。所以,如果我们把重力理解成引力的效应的话,说地球空气的大气压力是由空气重力引起的也可以说是对的。
对大气层空气来说,压强的直接原因是分子运动,间接原因是地球引力(是引力把分子聚拢在一起)。所以,其实是可以用地表的压力来表示大气层空气柱的重量的。追问

谢谢解答。
简而言之,大气压强,究竟是:
1、仅仅由大气质量所确定?如何证明?
2、仅仅由分子碰撞所确定,跟大气质量无关?如何证明?
3、两者等同?如何证明?
需要的是理论证明,而不是泛泛说明。

再次谢谢。

追答

毛病,还理论证明,还什么:只剩下穿凿附会、刚愎自用、装腔作势的性格?

追问

这只是一道大一学生的普通物理学的基本问题。
懂就具体证明,不懂就不要装腔作势。

追答

看来你倒是懂点成语

第4个回答  2015-03-12
我觉得大气压本质上是由重力引起的,只是在数值上和按照气体分子碰撞计算出的结果相同。首先根据理想气体状态方程pV=nRT来算一算标准大气压,取一立方米气体,温度300K,R取8.3,你会得到P=0.11MPa,和标准大气压差不多吧。然后你想一想,假如没有重力的话大气层还会存在吗?不会,气体会全部逃逸到太空中去的。所以重力才是引起大气压的原因。你还可以想象有一个非常高的试管,底部在地面,顶部在大气层最上面,那么试管里的气体就会因为重力而压迫试管底。至于为什么两者数值刚好相等,那是因为如果分子的气动力如果小于气体重力的话那么气体会继续向下压缩,这时分子的气动力会继续增加,直到两者平衡,气体才会保持稳定,反之如果分子气动力大于气体重力产生的作用力,那么气体就会膨胀,分子气动力就会减小,直到两者相等。总之,重力是本质原因,气动力是表现形式。两者并不矛盾,你可以把它们看成作用力与反作用力。
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