題:
為什麼周圍的氣體分子不會破壞事物？
HyperLuminal
2015-04-22 18:14:20 UTC
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氣體分子以瘋狂的速度運轉，儘管它們很小，但是卻有很多。當然，由於所有這些分子纏在一起，有氣壓；但是，如果您設想有很多子彈飛來飛去，它們並不會真正“施加壓力”：它們粉碎了東西。 那為什麼這些迷你魚雷不會破壞東西？

我覺得它們不會造成嚴重破壞的原因是因為它們之間沒有協調，即它們是隨機的。同樣，微觀上的事情可能無法像宏觀上那樣。

考慮一下氣體顆粒的動量。
@Chris2807是的，但請記住，在海平面上，空氣會對您的身體施加約一噸的壓力。
那真的不相關。氣壓是相當均勻的，因此一般不會在物體上產生任何淨力。如果您真的想理解您的問題，請查看玻爾茲曼分佈氣體的平均動量和子彈的動量。
如果您使用與子彈相同的材料製成子彈，則不會造成太大傷害。你是和空中一樣的東西。
我們都知道，氣壓（來自所有微小的碰撞）會破壞東西，但要具體化，這是一張火車車廂內部空氣被抽出時被壓碎的照片：http://i.ytimg.com/vi / Zz95_VvTxZM / hqdefault.jpg
@jameslarge:呃...不？這些句子都是錯誤的，或者至少是誤導性的。用肉製成的子彈會對肉產生相當大的傷害，用金屬製成的子彈會對用金屬製成的目標造成相當大的傷害，而且人類的成分與空氣的成分完全不同。
*有*固態材料可以在常溫下被空氣分子的撞擊迅速破壞。在這裡，他們一直在。
@Chris2807所以...如果理論上子彈是從各個方向隨機射出的..它們只會施加壓力嗎？
@hyperluminal哈哈，這不是我要講的重點。我是說我們之所以不會在氣壓的作用下倒塌的部分原因是因為我們體內的身體向外施加的壓力大致相同。
@Chris2807因此，在牆壁的另一側發射大量子彈會在牆壁的另一側施加相反的壓力...並提供支撐？
@HyperLuminal如果您對牆壁足夠大的區域進行採樣，則為是。但是，子彈帶有足夠的動能來使大多數物體變形，因此壁最終會塌陷。Brionius的回答完美地闡明了這兩種情況之間的區別。
@user2357112您是由大部分由碳，氫，氧和氮原子組成的分子組成的。空氣由大部分由碳氫，氧和氮原子組成的分子組成。
我承認@user2357112，我的類比很弱。我應該說，如果您是由數万億億萬億堅不可摧的子彈做成的。與將分子分解所需的能量相比，空氣分子的動能非常低。
這也將是一個很棒的xkcd假設：)
@RobAu非常正確。:)
五 答案:
Brionius
2015-04-22 19:12:41 UTC
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當您說“為什麼東西沒有被破壞”時，您的意思可能是“為什麼沒有將物體固定在一起的化學鍵斷裂”。現在，我們可以確定破壞鍵所需的能量-稱為“鍵能量”。讓我們以碳-碳鍵為例，因為它是我們體內的常見鍵。

碳-碳鍵的鍵能為$ 348 \，\ rm kJ / mol $，這是可行的到$ 5.8 \ cdot 10 ^ {-19} \，\ rm J $每張債券。如果有影響的氣體分子要破壞該鍵，則它（在簡化的碰撞情況下）必須至少具有那麼多的能量才能破壞該鍵。如果平均分子具有這麼多的能量，我們可以計算出氣體的溫度必須為：

$$ E_ \ text {average} = k T $$$$ T = \ frac {5.8 \ cdot 10 ^ {-19} \，\ rm J} {1.38 \ cdot 10 ^ {-23} \，\ rm m ^ 2 kg \，s ^ {-2} K ^ {-1}} $$$$ T = 41,580 \ rm°C $$

太熱了！

現在，即使平均分子沒有該能量，某些運動較快的分子也可能具有這種能量。讓我們使用玻爾茲曼分佈的粒子能量來計算在室溫下具有該能量的百分比：

$$ f_E（E）= \ sqrt {\ frac {4 E} {\ pi（kT）^ 3 }} \ exp \ left（\ frac {-E} {kT} \ right）$$

能量大於或等於該數量的粒子分數應由該積分給出：

$$ p（E \ ge E_0）= \ int_ {E_0} ^ {\ infty} f_E（E）dE $$

在我們的情況下，$ E_0 = 5.8 \ cdot 10 ^ {-19} \，\ rm J $，此表達式產生$ p（E \ ge E_0）= 1.9 \ cdot 10 ^ {-61} $。

因此，分子在室溫下具有足夠的動能以打破碳-碳鍵的溫度為1.9美元\ cdot 10 ^ {-61} $，這個數字非常少。為了說明這一點，如果在STP處用氣體填充地球繞太陽軌道的球體，則您需要大約16個球體中甚至只有一個這樣數量的氣體粒子能量。

這就是為什麼這些“魚雷”通常不會破壞物體的原因-它們在室溫下的移動速度不足以破壞化學鍵！

但是，這種結合力難道不比將許多物質結合在一起的弱分子間作用力強得多嗎？如果我剪一些柔軟的東西，我通常不是在剪牢固的鍵，而是在較弱的分子間鍵？因此，如果空氣分子可以將整個分子分解成更大的結構，那麼這仍然算是破壞某物？
是的，但是即使分子間的力也足以抵抗大多數與空氣分子的碰撞。我的意思是，我不知道這些數字，但它必須以這種方式解決，否則我們所知道的對象將不存在;-)所以，也許您只需要一個像我這樣大小的空氣球知道，月球使一個空氣分子運動得足夠快，足以打破分子間的結合，而不是16個地球軌道大小的球體。而且，將一個分子分解成一個分子幾乎不算是破壞它。
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@Brionius了不起的答案。現在我有一些後續問題：為什麼它們要施加如此大的壓力（海平面為14.7帕斯卡）呢？我想他們不會破壞東西，但這壓力很大。它是由於重力將空氣拉下還是來自速度？您能否更深入地解釋打破碳-碳鍵需要多少功率的方程式？
即使在室溫下，一杯@HyperLuminal也含有大約十億億個氣體分子*；構成壓力的碰撞很小，但是非常頻繁。關於壓力是來自重力還是來自速度的問題，答案是“兩者都不是”。最好將其完全視為另一個問題。
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“氣壓從何而來”實際上是一個單獨的問題，不應在註釋線程中回答-寫另一個問題，我相信它將得到回答。
Name
2015-04-22 22:15:56 UTC
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實際上那些東西要做被那些空氣分子拾取並扔掉的東西破壞了。

看看這個例子rock

[來自此處的圖像： http://en.wikipedia.org/wiki/File:Arbol_de_Piedra.jpg]

就像他們的大兄弟一樣，造成破壞的小型魚雷的負荷。

這些被微觀的岩石破壞，而不是被氣體分子本身破壞。
@MooingDuck他*沒有*確切地說
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更重要的是，他談論的是氣體在封閉空間內部的運動。這是空氣，由於產生風的現象而賦予了它額外的動能。
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@Name鴨媽媽怎麼說。那不適用。
我說的是@MauganRa，不是岩石。
@HyperLuminal您使用問題中的氣體分子和子彈的比喻來說明它們的行為不同（造成相同的破壞），但您拒絕認為我回答的小石頭和氣體分子具有任何可比性。通過爭辯我的比喻（或確切地說是現實），您也在爭辯您所提的問題。如果氣體分子不是小石頭，那麼它們當然也不是小子彈。優質教育
但是氣體分子具有足夠的能量來移動小岩石，從而損壞大岩石。當然，氣體分子本身並不會造成破壞（這就是OP所要求的），而是以間接方式造成的。我仍然認為此答案是有幫助的。
@Name如果您想質疑問題的前提，請使用註釋。答案就是答案。
@Paddling Ghost我會指出您犯的一個錯誤。儘管看起來是空氣提供了吹動岩石的力量似乎合乎邏輯，但實際上並非如此。即使在STILL中，空氣分子也會以瘋狂的速度傳播。它們的碰撞有效地消除了它們，並使它們的力均勻以提供恆定的壓力。相反，拾起岩石的力是WIND。我的問題是為什麼我們不被STILL AIR中分子的力撕成碎片。我說清楚了嗎？
Owen
2015-04-24 01:00:47 UTC
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另一種看待此問題的方式是，那些會被環境破壞的東西（如熱，光等）已經被破壞（例如炎熱的夏天的冰）。您周圍所見的事物是鍵能足夠高以至於它們得以生存的事物。

這是否意味著與空氣接觸的所有事物都具有高鍵能？
Artelius
2015-04-24 07:40:40 UTC
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事實上，它們確實有作用！

觀察留在空氣中的冰塊會發生什麼……其穩定排列的數万億個外部粒子被撕裂，很快它們就消失了。沿著側面層疊下來-一個微小的瀑布！

所以在這種情況下，您是對的，但它只是暴露在空氣中並因此受到空氣影響的物體的最外表面。

請記住，已經處於室溫的物質是由微小顆粒組成的，它們以很高的速度運動。如果這還不足以將物質撕裂，那麼空氣就不會起作用。

也就是說，我懷疑當一個物體切入物體時，空氣分子實際上會在空氣中撕裂孔洞。在新暴露的表面上會出現微小的峰和碎片，直到將其撕裂並弄平為止，但這可能會在暴露於空氣的毫秒內發生。我不知道在真空中還是在像油這樣的更粘稠的介質中這樣做會改變效果。

不正確冰塊由於熱量而融化。如果將冰塊放置在低於冰點的溫度下，即使氣體分子仍以極高的速度運動，冰塊也將完好無損。另外，如果只有外部暴露在外，我們應該期望一切都按照您的邏輯開始被磨損和破壞。
“冰塊由於熱量而融化。”好吧，它們由於熱傳遞而融化。傳熱的一種機制是傳導。在冰塊（與空氣相比密度很高）的情況下，可以很好地看到傳導，就像一團子彈在周圍旋轉並撞到振動的磁性磚壁上，將它們敲打到位並使其振動得更多。直到他們開始能夠遠離原先的位置徘徊為止。液體的誕生！
“如果將冰塊放置在低於冰點的溫度下”，則氣體分子仍將非常快地移動，但不如在室溫下快。在給定的速度下，子彈的打火程度較小，氣體分子的光非常輕。低於冰點，造成的損壞不足以引起融化。還應注意，在凍結以上，氣體溫度會影響熔化速度，因此可以預期，“子彈”行進越快，發生的“損傷”就越大。
“如果只有外部暴露在外，我們應該期望一切都開始被磨損並破壞我們周圍” –我從不建議這樣做！實際上，我的帖子的重點是，在某些情況下，“砸子彈”的類比效果很好，例如當所討論的物體比空氣冷時。我希望這是理解為什麼空氣不只是將所有物體變成灰塵的墊腳石。我在倒數第二段中談到這一點。
那麼，為什麼在其他寒冷的東西沒有融化的情況下，具有如此高吸引力的水卻會融化呢？
水俱有很高的熱容量（必須添加大量熱能才能將溫度升高1度）。所有這些能量必須散佈在某個地方。它不是使水分子飛來飛去，而是要克服將水分子保持在一起的偶極力。重要的是要認識到，熔點和沸點雖然看似簡單，但卻是由分子尺度上非常複雜的相互作用所決定的。它們受分子質量等簡單事物以及晶體結構，分子形狀，方向鍵，雜質等複雜事物的影響。
mmesser314
2015-04-24 19:13:12 UTC
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Brionius的答案是正確的，但還有很多話要說。空氣中室溫下的水會緩慢蒸發。如此處所示，真空中的室溫水會沸騰。因此，這些小型魚雷可以防止化學鍵的損壞。

水分子是極性的。 O帶有一些負電荷。 H有點積極。 H和O相互吸引。水分子很粘。

這就是冰的形成方式。分子排列成彼此，使得H和O彼此靠近並形成相對弱的鍵。分子以瘋狂的速度振動。但是在低溫下，不足以破壞鍵合。

在更高的溫度下，更快的分子的速度足以破壞鍵。冰融化了。在液態水中，附近的分子仍會趨於排列，以使H和O彼此靠近。這將水保持為液體。

水周圍的空氣也有幫助。一些較快的分子具有足夠的能量以完全飛散。他們會的，只是他們會迅速撞到空氣分子中。這有助於將液體保持在一起。

確切地說，水分子粘在一起的程度取決於溫度和壓力。在某些情況下，水確實會直接從固體變成氣體。如果壓力高，則即使在數百度的溫度下，水也保持液態。這發生在火山熱液噴口的海底。

此相圖顯示了不同區域的行為。

phase diagram

所以基本上就像我剛才說的對嗎？我說的不是分散的影響，而是分散的壓力。
是的，沒有。如果您談論的是分散區域，是的。如果您要說的是防止單個分子沸騰，那麼它們會因單個衝擊而退縮。但是您說對了，子彈太有力了，這是對的。


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