分子运动论的发展过程

    3.1　分子运动论的发展过程

    人类早在公元前5世纪就开始思考物质的结构问题。古希腊时期著名的朴素唯物主义哲学家德谟克利特就提出，物质是由不可分的原子构成的。这种思想在数个世纪都深刻地影响着人们的世界观。

    17世纪科学革命以来，自然科学得到了突飞猛进的进步，特别是热力学的突破性发展，使人们重新思考物质的结构问题。伽桑迪、罗伯特·胡克、伯努利等的研究表明，物质的液体、固体、气体三种状态的转变是分子之间作用的结果，特别是气体的压力源于气体分子与器壁碰撞，从而导出了玻意耳－马略特定律。

    1744年罗蒙诺索夫第一次明确提出热现象是分子无规则运动的表现，并把机械能守恒定律应用到了分子运动的热现象中。

    19世纪中叶建立的能量守恒定律为分子运动论提供了坚实的理论依据。经克劳修斯、麦克斯韦和波尔兹曼等的不懈努力，气体的实验定律、分子速度的分布规律、分子运动规律的定量方程被相继得出。至此分子运动论在经典物理学的范畴内已基本功德圆满。

    分子运动论使人类正确认识到了物质的结构组成和运动的一般规律，成功解释了诸如布朗运动等现象，并成为物理学中其他理论，甚至很多其他学科的理论基础^［92］。

    分子运动论(Molecular Motion Theory)，亦称分子动理论^［93］，是统计物理学的一个重要组成部分。它从微观上对气体分子的热运动给了出本质解释，并研究了宏观物理量与微观物理量之间的内在联系。它还初步揭示了气体的扩散、热传递和黏滞现象的本质，并解释了许多气体实验定律，分子运动论的成就促进了统计物理学的进一步发展。物质的微观结构学说主要内容有以下三点:

    (1)一切物体都是由大量分子组成的，分子之间有空隙;

    (2)分子处于不停息的无规则运动状态，这种运动称为热运动;

    (3)分子间存在着相互作用的引力和斥力。

    分子间同时存在着相互作用的引力和斥力，其合力被称为分子力(用F表示)。当两个分子之间的距离增大时，它们之间的引力和斥力同时减小;当两个分子之间的距离减小时，它们之间的引力和斥力同时增大，如图3.1所示。

    

    

    图3.1　分子力与分子间距之间的关系

    (1)当r＜r₀时，引力和斥力随r减小而增大，斥力增大得比引力快，分子力F表现以斥力为主。

    (2)当r＞r₀时，引力和斥力随r增大而减小，斥力减小得比引力快，分子力F表现以引力为主。