(1)假设在
t时间内有
N个质量为
m的气体分子在垂直器壁方向与器壁发生完全弹性碰撞,碰撞过程不考虑动能损失,气体分子运动的速率为
v0,试推导这些气体分子对器壁产生的压力
F表达式。
(2)对于容器内的气体分子而言,实际上每个气体分子均做无规则热运动,它们的速度不断发生变化。对某一时刻而言,容器内各分子的速度大小和方向是不同的,根据热力学统计规律,大量气体分子做无规则热运动,它们沿各个方向运动的机会均等,从统计学的观点来看,可以认为各有1/6的气体分子向着上、下、前、后、左、右这六个方向运动,气体分子速率按一定的统计规律分布,可以认为所有分子都以平均速率向各个方向运动。大量气体分子碰撞器壁时,在某段时间内会对器壁产生一个持续均匀的压力,作用在器壁单位面积上的压力就等于气体的压强。设单位体积内气体的分子数即分子的数密度为
n,气体分子运动平均速率为
v,与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变。每个气体分子的平均动能为
Ek(为了便于计算近似等于

),请定量推导出气体压强
P与气体分子的平均动能及分子数密度的关系。