Re: [請益] 再討論大氣壓力
「為什麼 大氣壓力 就說 由重量
密閉氣體 卻說 由碰撞」
這是一種誤解
應該說
不管何情況，氣體的壓力就是由於碰撞
但是在重力場下，氣體的垂直分布達到平衡時
(所謂平衡是指，每一高度的分子密度都達到穩定)
必須滿足 dP = ρgdh
也就是說
大氣壓力是由於氣體熱運動所造成
但是大氣達到平衡時，地表的氣壓會等於單位面積上方大氣的動量
(因為大氣最頂層的P=0)
這二者並不是二個不同的機制
只是一個描述的是微觀下力的來源
一個是用巨觀的平衡去推算平衡時壓力的大小
例如在一個高度h的箱子內
從巨觀來看，下方的壓力會比上方的壓力大∫ρg dh
而從微觀來看，下方氣體的平均動能會比上方氣體的動能高
密度也比上方大
__
因此直接按照 P = 2/3ρ Ek ，計算出來上下同樣也會有 ∫ρg dh 的差異
二者是完全不會互相矛盾的
※ 引述《Beachboy (天煞孤星)》之銘言：
: ※ 引述《robertshih (施抄)》之銘言：
: : 1. 壓力是垂直平面的作用力
: : 2. 大氣壓力的確是大氣重量所造成, 一個大氣稀薄的行星, 大氣壓力會較小
: : 3. 密閉容器的氣體壓力是來自於氣體碰撞(氣體動力論), 但同時也會有氣體重量造成的壓
: : 力, 唯後者可忽略.
: : 舉例來說, 一立方公尺正立方體容器內的氧氣32克(2莫耳), 在300K時:
: : 碰撞壓力為: P*(1000) = 2*24.6 => P = 0.0492大氣壓 = 4983.96 Pa
: : 重量壓力為: 0.032*9.8/(1) = 0.3136 Pa
: 那可以請問
: 為什麼 大氣壓力 就說 由重量
: 密閉氣體 卻說 由碰撞
: 看這個假設的情況
: 我覺得可以好好想想XD
: http://www.wretch.cc/album/show.php?i=beachboy417&b=14&f=1137983357&p=48
: 假設有一個長形的桶子，不考慮質量。
: 也就是假設彈簧讀數(正向力)原本是0。
: 裡面我安排一坨gas，質量是m。
: 假設讓這些氣體原子，“掉”在桶內，也就是沒有動能，沒有碰撞。
: 那我們應該可以量到 N = mg。這是所謂氣體的重量(假設我這樣定義)。
: 但是，當我將裝置恢復成生活環境。
: 這時候，氣體有碰撞、有動能。
: 如果不去“限制”他，因為每一顆氣體分子質量太小，碰撞後，會到處飛走。
: 這時候，如果上方是開著，我們甚至量不到mg，可能更小許多。
: 但重點在這邊，如果我欲維持這些gas在一大氣壓，我勢必拿一個蓋子或活塞
: (假設蓋子和活塞也是沒有重量)去壓著，為了維持壓力，我需要用手施一個力F。
: 此力F的大小等於P乘上蓋子的面積。F = PA。
: 以整個容器器統來看，這時候量到的數值我覺得就很值得注意。
: N = mg + F 照理講應該是這樣沒錯吧XD
: 這時候，F是很可觀的數字。而且確實上來講，也是比mg大很多。
: 我描述的這種情況很像是一個封閉的盒子(假設盒子無質量)。
: 但差別只是，我圖中的蓋子和器壁是光滑，沒有“黏緊或焊接”在容器壁上，
: 所以那個F會作用到彈簧上，量的到。
: 而在一般我們說的容器，則是四面八方焊接好，放在彈簧秤上，
: 結果只量到mg(很輕)，量不出來F。
: 所以壓力P造成的效果PA=F，就由盒子結構所承受，不會在磅秤上顯示出來。
: 如果是這樣，倒也合理。
: 但又回到開放的大氣，又怪怪的。
: 有人說，重力的效果，好像是把air關住。那麼試想一個情況：
: 假設從地面開始裝一個彈簧秤，左右就像我圖中的裝置有牆壁，往上到天空很高處。
: 彈簧秤具有某個截面積A。我也假設器壁無質量。
: 這時候，上方好像已不需要蓋子，反正重力會拉住這些氣體。
: 或甚至你也可以說，最上方的大氣，就當做蓋子，壓住中間和下面的gas。
: 那我問，最下面我們量到的“重量”N，
: 到底是 mg 而已，還是mg+那個大很多的F？
: 我一直覺的到底哪裡很妙，用壓力間接推算出來的大氣平均密度。
: 卻和我們如果搭飛機去空中採樣，取1立方公分的氣體，用所有裡面氣體分子
: 的原子量所算出來的質量，又的確是相等。
: 這該怎麼表達呢........
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◆ From: 61.57.65.212
※ 編輯: mantour 來自: 61.57.65.212 (02/11 14:57)
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