FYD-1分子運(yùn)動(dòng)演示儀
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
利用鋼球（代表氣體分子）造成氣體分子混亂運(yùn)動(dòng)模型，來(lái)模擬演示布朗運(yùn)動(dòng)、氣體壓強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)意義、理想氣體狀態(tài)方程、實(shí)際氣體狀態(tài)方程、玻爾茲曼分布率等分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
二、實(shí)驗(yàn)操作與現(xiàn)象
·布朗運(yùn)動(dòng)的演示
（1）把鋼球放入模擬箱內(nèi),
?。?）接通電源，振子鋼球在振板的撞擊下（振子也相互碰撞）作混亂運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)電壓可使振子混亂運(yùn)動(dòng)激烈程度變化。這時(shí)，可以看到布朗粒子在鋼球（分子）碰撞下不斷運(yùn)動(dòng)。由于布朗粒子形狀不規(guī)則，實(shí)驗(yàn)中可看到布朗粒子邊轉(zhuǎn)邊移動(dòng)，形成明顯的布朗運(yùn)動(dòng)。
2．氣體壓強(qiáng)統(tǒng)計(jì)意義的演示
?。?）實(shí)驗(yàn)原理
理論研究表明，氣體壓強(qiáng)可由分子對(duì)某一面（如器壁）碰撞造成的沖量變化求出，而每一瞬間哪些分子碰撞器壁，碰撞時(shí)傳給器壁沖量的大小，都具有偶然性，因而反映大量分子碰撞沖量的統(tǒng)計(jì)平均（氣體壓強(qiáng)）必有起伏。起伏的大小與分子數(shù)有關(guān)（起伏與1/n成比例），當(dāng)分子密度n小時(shí)，其起伏就大；而分子數(shù)密度n大時(shí)，其起伏小。利用分子運(yùn)動(dòng)理論演示器就可以演示氣體壓強(qiáng)的這種統(tǒng)計(jì)意義。
（2）實(shí)驗(yàn)操作
在方箱中裝幾十個(gè)振子，這時(shí)振板使少量振子振動(dòng)造成的壓強(qiáng)值就很不穩(wěn)定，當(dāng)方箱中放入大量振子時(shí)，就會(huì)看到有一個(gè)穩(wěn)定的壓強(qiáng)值。
3．理想氣體狀態(tài)方程的演示
利用分子運(yùn)動(dòng)理論關(guān)于理想氣體模型的假設(shè)，可推導(dǎo)出理想氣體的狀態(tài)方程，即或 （74-1）
對(duì)于一定質(zhì)量（一定或總分子數(shù)一定）的理想氣體，從其狀態(tài)方程可知，當(dāng)溫度一定時(shí)，氣體壓強(qiáng)與分子數(shù)密度成正比。
在模擬箱中放入振子約300粒，即分子總數(shù)N=300個(gè)，如圖74-2所示。在電機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)情況下，由于振板的撞擊造成振子的混亂運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一定壓強(qiáng)（由浮動(dòng)活塞的重量表示），這時(shí)可測(cè)得浮動(dòng)活塞在位置；在電機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)不變情況下，這相當(dāng)于保證溫度恒定（即造成的振子混亂運(yùn)動(dòng)激烈程度不變），用備制的砝碼將活動(dòng)活塞重量增加一倍，這時(shí)壓強(qiáng)變?yōu)?，可測(cè)得浮動(dòng)活塞在位置；當(dāng)壓強(qiáng)為時(shí)，測(cè)得容積為。
由此可知，當(dāng)壓強(qiáng)為時(shí)，相應(yīng)的分子密度；當(dāng)壓強(qiáng)為時(shí)，；當(dāng)壓強(qiáng)為；可見，在溫度一定（電機(jī)轉(zhuǎn)速一定）時(shí)，壓強(qiáng)與粒子數(shù)密度成正比，即 。
