浮力的微觀本質是什麼?

時間 2021-06-01 13:01:42

1樓:墨墨

誒嘿~準大一學生勉強回答一波~

前些日子,閒來無事聽了彭笑剛巨巨講的物理化學。這門課主要面向大三學生開設,因此我學下來難免有點吃力。不過有趣的是,彭巨講了很多有意思的段子(誤)和他對這門學科中很多習以為常的概念很獨特的思考。

廢話不多說,開門見山~

·先介紹個分布~Boltzmann Distribution

定義:玻爾茲曼分布律是一種覆蓋系統各種狀態的概率分布、概率測量或者頻率分布。

簡單的說,玻爾茲曼分布可以認為是乙個粒子在系統中不同位置分布的概率。

(為了防止小朋友們看不懂,這裡特此解釋下哈:

P:是在粒子在某一勢能的概率,i是下標,e是自然對數,k是乙個小朋友們不需要知道的常數,T是絕對溫標)

·回到題目,我們意圖思考浮力的本質,首先需要構造乙個浮力模型。

圖源:《物理化學講義》彭笑剛

如圖:一根裝滿金奈米晶溶液的試管,假想裡面有一枚奈米晶。奈米晶可能出現在試管的任何位置。

由於分子大小的奈米晶粒已經小於巨集觀可觀測的範圍,因此,不妨可將其看作乙個粒子。

(忽略熱力統計學的基本假設)定義試管最低點的重力場為0,距離底部h高處的重力場為:

我們表示一下距離底部h高處的重力場:

密度差指的是溶液的密度與晶粒密度差

帶入玻爾茲曼分布函式:

約分化簡得到如下比值:

用上述方式可以引申重力勢場對濃度的影響,即第二式。

當晶粒密度大於溶液密度(即密度差大於0),比值趨向0,因此,晶粒會大概率集中重力勢為0的區域(即底部);反則亦然。

但密度差約等於0,比值趨向1,因此,晶粒會平均出現在試管中的任何位置。

解釋完畢~誒嘿~

2樓:大熊貓麥麥

首先,浮力的產生是因為物體上下表面在介質中受到的壓力差,而壓力是由於介質微觀粒子對物體表面大量「碰撞」而產生。這是一種類似統計學中期望的巨集觀表現。

同一介質,同一溫度(分子平均平動動能一致,不是指所有分子動能一至)下,壓力越大,可以理解為微觀粒子自由活動空間更小,單位時間單位面積對物體表面發生碰撞的概率(次數)越大。

浮力就可以理解為,有一群個體力量差不多大的小人在推箱子,向上推的人比向下推的人多,總體表現就是箱子受到了自下而上的力。

浮力的本質是什麼,為什麼會產生浮力呢?

野狼獾 浮力表面上是液體分子力,物體在不同深度導致不同密度的液體裡,遭遇到的分子力不同,所以產生上浮的浮力。失重的環境,比如太空是不是有浮力?我認為是沒有的。那麼浮力本質來自於重力。當然,以上結論我也不是很確定。 空空 是慣性我用了乙個實驗來解釋這個問題。在太空失重的情況下有乙個容器,容器內盛裝這多...

微觀和巨集觀的本質區別是什麼?

魯新奎 任何巨集觀物體都是由微觀粒子構成的,微觀是巨集觀的本原和本源,微觀物理世界的規律才是巨集觀世界的本質規律。巨集觀是由微觀復合疊加而成的,巨集觀的恆定和連續都是由週期性波動 分立性 間斷性的微觀量子現象復合疊加而成的假象。但人類最先了解的是巨集觀的恆定和連續假象,經想象和腦補及理想化假設就形成...

磁性的本質是什麼,或者怎麼從微觀角度解釋磁性產生的原因

流氓兔楓林晚 其他答案都已經教科書般的回答過了。補充一下一些不重要的吧。磁性被定義出來首先是因為被觀測到了。最原始的觀測是磁化行為,包括鐵磁反鐵磁抗磁等等。這些磁化行為會因為磁場和溫度的變化而變化,這也就是所謂的相變。這時候為了解釋這種巨集觀的磁化現象以及相變,做出一些微觀的假設來推演巨集觀的性質就...