Re: [解題] 微觀下的壓力為哪種基本力造成的

作者: Bluetease (孟獲七擒七縱孔明)   2014-10-21 21:57:20
※ 引述《j0958322080 (Tidus)》之銘言:
: 1.年級:高一
: 2.科目:基物
: 3.章節:物質的基本交互作用
: 4.題目:
: 這是我自己想的,此壓力指的是水壓和大氣壓力
: 5.想法:
: 高一會講正向力是垂直接觸面的力,是因為物體有重量壓在接觸面上,
: 而從微觀的角度上看下去其實是因為接觸面原子外的電子給的排斥力,
: 壓力也是物體的重量壓在某個物體上,且跟該物壓在接觸面上的面積成反比,
: 這也是跟重量有關,不過在微觀下重力就不明顯,所以我想還是電磁力,
: 不知道這想法有沒有錯。
這邊你有點把正向力跟大氣壓力混為一談。
正向力是一個剛體受到地心引力的時候,剛體底下的支撐物〈可能是桌子,地面...〉
不想「破掉」而產生的力。因此支撐物不夠結實的時候,例如用一張紙撐一個啞鈴,
內部無法提供足夠的正向力,就會破掉。從這裡可以看出正向力實際上是分子間的
凡德瓦力變化出來的。
凡德瓦力足夠,支撐物不破,正向力足夠,可以頂住物體。
凡德瓦力不夠,支撐物破,無法提供正向力,物體下墜。
大氣壓力則是地表所有氣體分子受地心萬有引力作用,產生了一個下壓力,除以面積
變成壓力〈Pressure,或稱壓強〉
萬有引力比電磁力弱是指同樣尺度下大小不同。然而氣體跟地心的萬有引力,事實上
因為兩者質量都很大〈一個是從大氣層頂端算起的所有氣體質量,另一個則是地球,
重達三十幾個數量級公斤〉,因此很大。
我們拿來比較的正向力常常是桌子,不過四五公斤重,桌子分子與分子之間可以形成
凡德瓦力的電子也很有限。因此尺度小很多。
雖然尺度小很多,但是桌子提供的正向力依然足以支撐整個大氣壓力〈至少沒聽過
會被大氣壓垮的桌子〉,可見如果尺度相同,電磁力依然會遠大於萬有引力。
結論是,大氣壓力的來源依然要寫重力。當然,這是在忽略空氣分子如何傳遞壓力
使層層下的情況下啦。
作者: j0958322080 (Tidus)   2014-10-21 22:16:00
大氣壓力這邊我不知道是要一顆顆的空氣分子看還是一群一起看,因為像正向力這種是一個固體所以可以一起看,可是氣壓是氣體,所以不清楚一般的看法是一大堆分子一起看,可是如果微觀來看氣體或液體應該就無法一起看
作者: Bluetease (孟獲七擒七縱孔明)   2014-10-22 00:58:00
事實上一個固體也是許多分子構成的呀。這一點可以思考看看,會蠻有趣的。至於你提到的問題本身,其實可以參考大氣理論裡面的正壓,以及理想氣體動力論。按照正壓的講法,等高度會導致等壓、等氣體密度、等溫度。因此氣壓將會是分子碰撞之後向下加大的數值。而此時考慮分子碰撞的基本原因,又會回到凡德瓦力上面,終可證出大氣壓力實際來自電磁力的說法。不過這在教學上不是很有價值,因為四大力的理論按新課綱是高一共同必修,而氣體動力論至少要到高二下了。因此對學生說明的時候,只能取學生可以接受的國二下壓力的課程來延伸。結果,只要考到這一題,還是得要回答來自萬有引力〈重力〉呀。

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