【正确答案】当气体分子为非刚性分子时,分子有效直径是与温度有关的.这一点现在无法在非对心碰撞的情况下予以解释,只能在对心碰撞这一特殊情况下作定性讨论.
利用势能曲线能定性地解释气体分子间的对心碰撞过程.设一分子质心静止不动,另一分子质心从极远处(这时势能为零)以相对运动动能向运动.在图中的横坐标表示两分子质心间距离r纵坐标有两个,方向向上的表示势能,坐标原点为O;方向向下的表示相对运动动能,坐标原点为.当向靠近时,受到分子引力作用的具有数值越来越大的负势能,所减少的势能变为动能的增量.总能量,是一恒量.当时,两分子相互“接触”,、这时势能达极小,动能达极大.由于惯性,还要继续向前运动,两分子相互“挤压”产生骤增的斥力,产生“形变”.在“形变”过程中, 增加而减少.当r=d时(d等于在“形变”最大时两分子质心间距),动能变为零,势能.强斥力使瞬时静止的分子反向运动,两分子恢复“形变”而后分离.由于d是两分子对心碰撞时相互接近的质心最短间距,故称d为分子碰撞有效直径.从图可以看到,当温度升高时,增加,因而轴升高,d将减小,说明d与气体温度有关.温度越高,d越小,使得越小.由于分子平均自由程公式为,所以在气体密度不变情况下平均自由程随温度升而增加.
【答案解析】