费曼物理学讲义(第一卷 勿游着所有的方向不停地运动着,由于有这么多的气体分子一直在维击顶端的话熟,建要 使活塞不被这种不断的碰撞逐渐顶出来必须施加一定的力把活塞压下去, 这个力称为压力(实际上,是压强乘以面积).很清楚,这个方正比于面积 於K四因为如果我们增大面积而保持每立方厘米内的分子数不变的话,那么分子 利 "“与活塞碰撞次数增加的比例与随积增加的比例是相同的 现在,让我们在这个容器内放入两倍的分予,以使密度增期一倍,同时 之 l·让它们具有同样的速度,即相同的温度.那么作为一种很好的近似碰拉 的次数也将增加一倍,由于每次碰撞仍然和先前那样有力”,压力就正比于 图1-3密度如果我们考底到原子之间的力的真实性质,那么由于原子之间的吸引 可以预期压力略有减少;而由于累子也占有有限的体积,则可以预朔压力略有增加,无论如 何,作为一个很好的近似如果原子较少,密度足够低,那么,压力正比于密度 我们还可以看一下其他悖况.如果提高温度而不改变气体密度,亦即只增加原子的速 度,那么在压力上会出现什么情况?当然,原子将撞击得更剧烈一些,因为它们运动得更快一 些.此外,它们的碰撞更频繁了,因此压力将增加,你们看,原子理论的概念是多么简单! 我们来考戀另一种倌况,假定活塞向下移动,原子就慢慢地被压缩在一个较小的空何 里.当原子碰到运动着的活塞时会发生什么情况呢?很显然原子由于碰撞而提高了速率例 如,你可以试→下乒乓球从一个朝前运动的球拍弹回来时的情况,你会发现弹国的速率比打 到球拍上的速率更大一些(一个特例是:如果一个原子恰好静止不动,那么在活塞碰上它以 后,当然就运动了).这样原子在弹离活塞时比碰上去之前更“热”,因此所有容器中的分子 的速率都提高了,这意味着当我们缓慢压缩气体时气体的温度会升高、结果,在缓慢 缩时,气体的温度将升高;丽在缓慢膨胀时,气体的温度将降低 现在回到我们的那滴水上去,从另一个角度去观察一下.假定现在降低水滴的温度,并 且假定水的原子、芬子的跳动逐渐减小.我们知道在原子 之间存在着引力,因而过一会儿,它们就不能再跳得那么 厉害了.图1-4表示在很低的温度下会出现什么样的情况 这时分子连接成一种新的图象,这就是冰.这个特殊的冰 的图象是不正确的,因为它只是二维的,但是它在定性上是 正确的.有趣的→点是,对于每一个原子,都有它的确定位 置.你们可以很容易地设想,如果我们用某种方式使冰滴 端的所有的原子按→定的方式排列,并让每个原子处在 图1-4 定的位置上那么由于互相连接的结构很固,几英里之外(在我们放大的比下)的另一 端也将有确定的位置.如果我们抓住一根冰棍的一端,另一端就会阻止我们把它拉出去这 种情况不象水那样由于跳动加强以致所有的原子以种种方式到处跑米跑去,因而结构也就 被破坏了.固体与液体的差别就在于:在固体中原子以某种称为晶体排列的方式排列着,即 使在较长的距离上它们的位置也不能杂乱无章.晶体一端的原子位置取决于晶体另一端的 与之相距千百万个原子的排列位置图1-4是一种虚构的冰的排列状况,它虽然包括了冰 的许多正确的特征,但并不是真实的排列情况.正确的特征之一是这里具有一种六边形的对 称性你们可以看到:如果把画面绕一根轴转动20°的话,它仍然回到原来的形状因此在 冰里存在着一定的对称性,这说明为什么雪花具有六边形的外表从图1-4中还可以看到为請 勿 用 於 盈 利 之 目 的