对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。在正方体密闭容器中有大量某种气体的分子,每个分子质量为m,单位体积内分子数量n为恒量。为简化问题,我们假定:分子大小可以忽略;分子速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;分子与器壁碰撞前后瞬间,速度方向都与器壁垂直,且速率不变。
(1)求一个气体分子与器壁碰撞一次给器壁的冲量I的大小;
(2)每个分子与器壁各面碰撞的机会均等,则正方体的每个面有六分之一的几率。请计算在Δt时间内,与面积为S的器壁发生碰撞的分子个数N;
(3)大量气体分子对容器壁持续频繁地撞击就形成了气体的压强。对在Δt时间内,与面积为S的器壁发生碰撞的分子进行分析,结合第(1)(2)两问的结论,推导出气体分子对器壁的压强p与m、n和v的关系式。