高中物理的假设法

Question

气体状态方程
明明假设不成立，那根据它所推出的结论就没有任何参考价值，为什么还认为正确？
尤其是出现在类似于液柱移动问题中的，你假设液柱不移动，的确达到了控制变量，那是否能证明假设液柱移动时也遵循某些规律？

Answer 1

关于理想气体状态方程：这是统计物理学的惯用手法，此处的假设不是凭空的假设，而是基于大量实验事实的合理简化与推断。
例如在导出理想气体状态方程时就做了如下简化或假设：
1.在温度不是太低，气压不是太高的情况下，气体分子间的距离相对于气体分子本身大小来说很大，于是就可以假设气体的分子是理想的点，并忽略分子间作用力，只考虑气体分子的动能，不考虑气体分子的势能。

2.基于上一个假设，每一时刻气体分子向空间各个方向运动的概率相同，各个方向的平均速度相同。
3.气体分子之间，分子与容器壁之间只发生完全弹性碰撞。
4.气体分子运动遵循牛顿运动定律。（经典统计物理学中如此假设，若是量子统计物理学则另当别论）
于是基于以上4个基本假设，就可以导出理想气体状态方程。当然这仅仅只是实际情况的一种近似，可是实验证明，在一般情况下理想气体状态方程的精确性已经足够了。若需要更精确的计算，则可以换用维里方程（可由经典统计力学得到）等修正后的方程。
对于液柱移动的问题，当然不能随意假设液柱移动时所遵循的规律。你可以假设液柱不动，然后按已知条件和所知的物理定律做推理，看能否得到矛盾，这是反证法。但是，你不能随意假设物理定律。