较大颗粒受到的冲力是否比较小

吴建国,http://www.minglang.org

在液体或气体中, 较大颗粒受到的冲力是否比较小?我们的回答是: 液体中的悬浮颗粒越大,周围液体分子对它的冲力的合力一般不是越小,而是越大.

为什么呢?

一个球形颗粒左半面附近的一层液体分子跟右半面附近的一层液体分子数目大致相等.

如球形颗粒比较小,比如颗粒左边和右边的一层液体分子大约是10个,那么一种极端的情况是,在某一时刻,左边的分子不施加冲力,右边的所有分子都施加冲力,合冲力等于10个分子施加的向左边(水平向左、向左上方、向左下方)的冲力的合力.可以估计到,左、右(上、下)施加冲力的分子数相差3左右,这种情况是常发生的,合冲力经常等于大约3个分子施加的向一边的冲力的合力.

如颗粒比较大,比如颗粒左边和右边的一层液体分子大约是10000,那么一种极端的情况是,在某一时刻,左边的分子都不施加冲力,右边的所有分子都施加冲力.当然这种情况发生的几率几乎为零.可以预料,左、右(上、下)施加冲力的分子数相差100左右,这种情况是常发生的,合冲力经常等于大约100个分子施加的向一边的冲力的合力.

所以,液体中的悬浮颗粒越大,周围液体分子对它的冲力的合力一般越大.

那么怎么解释较大的颗粒不做布朗运动呢?

半定量的分析表明,球形颗粒的半径增为10倍时,合冲力的一般取值也增为10倍左右.而我们熟知,颗粒的半径增为10倍时,体积增为1000倍,(对一定成分的颗粒来说)质量也增为1000.于是由牛顿第二定律得到,颗粒的半径增为10倍时,加速度的一般值减为原来的1/100左右.所以颗粒越大,布朗运动越不明显,颗粒大到一定程度,就不做布朗运动.