@suhao233 你考虑过常温常压下一个空气分子平均每秒与别的分子碰撞多少次吗?考虑过空气整体定向移动与整体静止的区别吗?
简单粗略计算一下。1摩尔空气6.02×10²³个分子22.4升,每升(立方分米)空气有2.69×10²²个分子,每个分子占用空间3.72×10⁻²³升,如果把这个空间视为正方体,正方体的边长3.34×10⁻⁶毫米,按分子间距是分子直径10倍考虑,分子直径3.34×10⁻⁷毫米。分子在运动时,只要在以它的中心为圆心的3倍直径的圆柱范围内有别的分子,就会发生碰撞,按分子中心算,只要有别的分子的中心在2倍直径圆柱范围内,就会发生碰撞,2倍分子直径1000倍分子直径长度的圆柱体积是πd²L,等于3.14个分子所占的空间,所以,分子平均运动1000/3.14=318分子直径(1.06×10⁻⁴毫米)就发生一次碰撞。按分子平均速度每秒340米,每秒碰撞3.21×10⁹次,如果一个分子静止,其它分子以每秒340米运动,同样会发生这么多次碰撞,按大致方向分上下的话,其中一半次数来自上面,一半来自下面。
如果空气整体以每秒1毫米的速度向上移动,那么对一个静止的分子来说,上面来的分子平均速度就是每秒339.999米,下面来的分子的平均速度是每秒340.001米,上下速度差每秒0.002米,每秒上下碰撞次数差是9440次。
上次讨论你说到,从下往上运动的分子因为受重力作用,所有分子速度下降,但有一部分低速的分子到不了高处,所以高处分子的平均速度与低处分子的平均速度仍相等。如果考虑到这么多次的碰撞,那么并不是哪个分子速度低就到不了高处,每一个位置的分子速度只有大量分子的统计意义,而大量分子都会遵守这个原则,所以宏观上与不碰撞的结果是一样的,只是这只适合空气整体静止的状态。
如果空气整体以每秒1毫米的速度向上移动,那些原本因为低速而到不了高处的分子受到来自下方的碰撞比来自上方的碰撞平均每秒多9440次,你还会认为低速的分子到不了高处吗?我的理解,所有分子都会继续往上运动,碰撞后速度重新按正态分布,而没有把低速分子留在低处的结果,就是高速分子要把部分动能传递给低速分子。你觉得呢?