第 7 单元
气体
气球为什么会鼓起来？温度计量的究竟是什么？在一个真实运行的分子动力学箱子里，你将亲手测出玻意耳定律、看见麦克斯韦速率分布，用布朗运动数出分子，并发现真实气体何时背离理想气体。
- 1 气体定律：压强从何而来 压强是无数分子撞击器壁的结果。在分子动力学箱子里改变体积、温度和分子数，把测得的压强画成图，理想气体方程就自己浮现出来。 25 分钟
- 2 分子运动论与速率分布 温度就是分子平均动能的度量。分子并不都以同一速率运动——它们的速率遵循麦克斯韦–玻尔兹曼分布。 25 分钟
- 3 混合气体、分压与泻流 空气中每种气体各自贡献一份压强；轻分子跑得更快，所以从小孔泄漏得也更快——这正是铀浓缩的原理。 20 分钟
- 4 布朗运动：在显微镜下数分子 花粉里的微粒为什么不停地抖动？爱因斯坦把随机行走与分子运动联系起来，佩兰在显微镜下一个个追踪、一层层计数，由此求出阿伏伽德罗常数。用他的原始数据重走这条路，再看一滴水里的“大气”。 30 分钟
- 5 真实气体 高压和低温下，分子的吸引力和自身体积不能再忽略。压缩因子告诉你气体离理想有多远，范德华方程解释了原因，并预言了临界点。 25 分钟