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氣體動(dòng)理論的發(fā)展歷史
氣體動(dòng)理論（氣體分子運(yùn)動(dòng)論）是早期的統(tǒng)計(jì)理論。它揭示了氣體的壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能等宏觀量的微觀本質(zhì)，并給出了它們與相應(yīng)的微觀量平均值之間的關(guān)系。平均自由程公式的推導(dǎo)，氣體分子速率或速度分布律的建立，能量均分定理的給出，以及有關(guān)數(shù)據(jù)的得出，使人們對(duì)平衡態(tài)下理想氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)、碰撞、能量分配等等有了清晰的物理圖像和定量的了解，同時(shí)也顯示了概率、統(tǒng)計(jì)分布等對(duì)統(tǒng)計(jì)理論的特殊重要性。
分子運(yùn)動(dòng)論
舊稱分子運(yùn)動(dòng)論.[1]從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)出發(fā)闡明熱現(xiàn)象規(guī)律的理論.它的基本思想：宏觀物質(zhì)由巨大數(shù)量的不連續(xù)的微小粒子（即分子或原子）組成，分子之間存在一定間隙，它們總是處于熱運(yùn)動(dòng)之中.分子之間還存在相互作用（吸引和排斥），稱為分子力.分子力使分子聚集在一起，在空間形成某種規(guī)則分布（通常叫做有序排列）；熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)規(guī)性破壞這種有序排列，使分子四散.正是這兩方面的共同作用，決定了物質(zhì)的各種熱學(xué)性質(zhì)，例如物質(zhì)呈現(xiàn)出固、液、氣三態(tài)及相互轉(zhuǎn)化.氣體動(dòng)理論闡明了氣體的物理性質(zhì)和變化規(guī)律.它把系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)歸結(jié)為分子的熱運(yùn)動(dòng)及它們間的相互作用，因此能深刻地洞察宏觀現(xiàn)象的本質(zhì).它不研究單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，只關(guān)心大量分子集體運(yùn)動(dòng)所決定的微觀狀態(tài)的平均結(jié)果.實(shí)驗(yàn)測(cè)量值就是平均值.例如，容器中作用于器壁的宏觀壓強(qiáng)，是大量氣體分子與器壁頻繁碰撞的平均結(jié)果.理論上，氣體動(dòng)理論以經(jīng)典力學(xué)和統(tǒng)計(jì)方法為基礎(chǔ)，對(duì)熱運(yùn)動(dòng)及相互作用做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化假設(shè)，給出分子模型和碰撞機(jī)制，借助概率理論處理大量分子的集體行為，求出表征集體運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)平均值.計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值的偏差，作為修改模型的依據(jù)，從而形成自身的理論體系.這就是氣體動(dòng)理論的研究方法.它不僅可以研究氣體的平衡態(tài)，而且可以研究氣體由非平衡態(tài)向平衡態(tài)的轉(zhuǎn)變，解釋輸運(yùn)現(xiàn)象的本質(zhì)，導(dǎo)出輸運(yùn)過(guò)程遵守的宏觀規(guī)律.氣體動(dòng)理論是吉布斯統(tǒng)計(jì)力學(xué)出現(xiàn)之前的關(guān)于物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)的微觀理論，后來(lái)成為統(tǒng)計(jì)力學(xué)的一部分，并促進(jìn)了它的發(fā)展.
發(fā)展
17世紀(jì)
１６５８年，伽桑迪提出物質(zhì)是由分子構(gòu)成的假說(shuō).假想分子是硬粒子，能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，并進(jìn)一步解釋物質(zhì)的固、液、氣三態(tài)的轉(zhuǎn)變.１６７８年，胡克提出同樣主張，并認(rèn)識(shí)到，氣體的壓力是氣體分子與器壁碰撞的結(jié)果.
18世紀(jì)
�。保罚常改�，伯努利發(fā)展上述思想，從氣體分子與器壁碰撞的觀念出發(fā)，導(dǎo)出了玻意耳定律.１７４—１７４８年間，羅蒙諾索夫（俄）提出，分子與原子不同，一個(gè)分子可以含有數(shù)個(gè)原子；明確指出熱是分子運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，氣體分子運(yùn)動(dòng)是無(wú)規(guī)則的；還肯定了運(yùn)動(dòng)守恒原理在分子運(yùn)動(dòng)中的正確性.此后一個(gè)世紀(jì)，氣體動(dòng)理論才又獲得飛躍發(fā)展.
19世紀(jì)
�。保福担纺�，克勞修斯（德）第一次清楚地說(shuō)明統(tǒng)計(jì)概念，導(dǎo)出了氣體壓力、體積和溫度間的正確關(guān)系，還于１８５８年引入分子運(yùn)動(dòng)自由程概念.１８５９年，麥克斯韋導(dǎo)出了速度分布律，建立了輸運(yùn)過(guò)程的數(shù)學(xué)理論.１８６８年，玻耳茲曼在速度分布律中引入重力場(chǎng).后來(lái)的分子束實(shí)驗(yàn)證明，這兩個(gè)分布律都是正確的.１８７２年，他又給出氣體動(dòng)理論的基本方程——玻耳茲曼積分微分方程.至此，氣體動(dòng)理論就發(fā)展成一門(mén)系統(tǒng)的理論.對(duì)于布朗運(yùn)動(dòng)的研究在氣體動(dòng)理論建立的過(guò)程中起過(guò)重要作用.１８２７年，布朗觀察到懸浮在水中的花粉等物質(zhì)微粒的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).１８７７年，德耳索指出，微粒的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)是液體分子對(duì)它的不平衡碰撞引起的.
20世紀(jì)
�。保梗埃的昙吧院�，愛(ài)因斯坦、斯莫盧霍夫斯基和朗之萬(wàn)分別發(fā)表了他們關(guān)于布朗運(yùn)動(dòng)的理論.１９０８年，佩蘭的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)觀察，證實(shí)了上述理論的正確性.布朗運(yùn)動(dòng)的研究表明，分子永遠(yuǎn)處于無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)中，而且存在漲落.這對(duì)氣體動(dòng)理論是個(gè)有力的支持.
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