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机械运动和质点的不理解

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/10/03 08:05:03
机械运动和质点的不理解
机械运动一定是宏观的.那气体分子的运动就不是机械运动.如果气体的运动呢?化学上说气体是个宏观的概念.
1.氧气的运动属于机械运动吗?
2.氧气的扩散属于机械运动吗?
3.“转动物体的大小相对其转动半径可忽略时,可视为质点.”这句话怎么理解?请举例!并详细说明.
4.宏观和微观的区别.举例仔细说明.
请有百分之一百把握才做出回答.
楼上诸位回答得都很好,不过任何人都不可能把最后一个问题用有限的文字表达清楚.这里对楼上进行适当的补充,旨在进一步阐明宏观与微观的区别和联系.
一个宏观物体的运动可看成大量分子的定向运动、分子的无规则运动、分子内部电子的运动、核内部基本粒子的运动的叠加或总和.在所有的这些运动中,相对于某一参考的静止被看做运动的特殊情形.当各种形式的运动的速率减小时,对应的动能即转变为各种形式的势能.【注:对于宏观物体我们通过选择适当的参考系总可使它相对静止,而对于微观粒子无论哪一层次,我们选择任意的参考系都仅能使其中的少量相对静止,并且至少在理论上说相对静止的概率趋于零,即实际上不存在相对静止,这是宏观和微观间的一个本质区别.在这个意义上,我们说运动是绝对的.】
为了考虑问题的方便,我们常常将其中各部分分开讨论,因为这四种运动的运动状态在特定过程中并不都会发生变化.
机械运动是物体(系统)内部所有微观粒子作为一个整体的运动,简单起见即是大量分子的定向运动.纯机械运动是最简单的运动形式.在这种形式的运动中,其它的三种形式的运动不引起宏观变化或被忽略.在这种运动中,物体(系统)被简化质点(无热运动)的集合.很明显纯机械运动是个抽象概念,实际不存在.
分子的无规则运动被称为热运动,一切热现象都与这种形式的运动直接相关.
机械运动和热运动的运动主体相同,都是分子.这是一种人为的区分.实际过程中这两种运动共存,并相互转化.可以将机械运动理解为分子运动的定向部分,热运动则是非定向(无规)部分.
电子的运动状态仅在化学反应、物理激发、物理电离等过程中才会改变.而核内部基本粒子的运动在除了核反应之外的一切物理化学过程中都不会变化.
1.氧气的运动属于机械运动吗?
是机械运动和热运动的叠加.仅当气体具有确定的温度、压强、体积时,热运动状态不变,此时可视为纯机械运动.另两种形式的运动状态是否改变呢?不清楚.题目没说这里的运动到底是何含义,前面的回答是按照一般理解.
2.氧气的扩散属于机械运动吗?
扩散过程必然伴随着分子热运动的状态变化,宏观上说体积变化了,视条件的不同,有时会伴随温度或其它宏观量(热力学量)的变化.微观上说每个分子的运动范围变了.但有无机械运动需视具体情况而定,比方相同压强的氧气和氮气,原先以隔板隔开,现将隔板缓慢抽去,两边气体分子将相互扩散,在这种扩散中并没有所有气体分子作为一个整体的定向运动,扩散达到均匀完全是由分子的无规运动所形成的,这里就不存在机械运动.换句话说,假定人站在隔板处是感觉不到气体的流动的.有宏观气流时,就共存有机械运动.
3.“转动物体的大小相对其转动半径可忽略时,可视为质点.”
楼上各位的回答简单综合一下即可.
4.宏观和微观的区别
概念既要严格区分又要加以综合,概念总是从实际中简化抽象出来的,不明确相关概念间的差异等于不清楚概念.但仅强调区分不重视联系就会片面看问题,将实际的复杂问题看的太简单.
对于第四个问题,文章开头已经补充了一些,这里再补充一些.
微观粒子一般指分子以下水平,分子水平以上的若干分子的群体一般就不能称为微观粒子(尽管它仍很小).
微观系统的概念就不同了.可以这样理解,比方我们将宏观物体分为若干同等大小的小部分,我们会发现每一小部分的物理化学性质和原先的物体没有区别.再进一步地分下去,总有一个时刻会发现其物理性质发生了改变(例如熔点等等),如果改变不明显,我们认为这个小部分仍然是宏观物体,如果发生了明显的改变,这个小部分就不能在看作宏观物体.显然,改变多大叫做明显没有一定的规定,根据具体情况而定,因此宏观和微观就是一个相对的概念,没有截然的界限.尽管如此,我们大多将100纳米一下尺度视为微观系统.(再进一步分到原子层次化学性质也要变化了).
为何系统变小了物理性质就会改变呢?对于固体液体分子间存在较强的分子间力(对于离子晶体原子晶体,存在化学键)将随着分割越来越小,被破坏的分子间力和化学键越来越多.单位质量的分子间作用势能或化学键能就会明显改变,那么其物理性质就会明显改变.例如在融熔过程中单位质量的吸热量就会不同,或者可燃物的燃烧值就发生了变化.
另一方面,一个看似均匀、处处显得很平静的系统,其实内部闹腾得很(除非温度很低).系统的每个小局部的分子运动都和总体有或多或少的差别,这就叫涨落,像海水一样很形象,远远看去风平浪静,近看不然.当系统小到只有数百个分子时,涨落引起的对平均值的偏离就不可忽略了,在这样的小系统中一切统计规律就会明显偏离实际情况,这时再说系统有多少温度,压强(它们都是微观量的平均值)意义就会下降,当分子数再少的时候,温度这些宏观量就没有意义了.这时,统计规律就失去了意义,例如热力学第二定律对微观系统就不再成立.
此外,对于低速下的宏观系统,经典力学、热力学均成立.对系统(无论是宏观还是微观系统)内部的微观粒子通常必须用量子力学描述(但分子的平动用经典力学描述仍足够正确).对微观系统,要较准确描述通常也需量子力学,有时可用统计力学的涨落理论描述.