《气体动理论》PPT课件(I)

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1、热学十四章气体动理论本章教学要求：1．理解统计的概念。了解气体分子热运动的图象。理解理想气体的压强公式和温度公式。通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。2．了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。了解气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率。3．通过理想气体的刚性分子模型，理解气体分子平均能量按自由度均分定理，并会应用该定理计算理想气体的定压热容、

2、定容热容和内能。返回目录下一页上一页本章重点：理解理想气体的压强公式和温度公式。麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。气体分子热运动的最概然速率、算术平均速率、方均根速率。理想气体的定压热容、定容热容和内能。本章难点：压强和温度的微观本质，麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分布曲线的物理意义返回目录下一页上一页气体动理论目录§1分子力与分子运动§0篇章简介§3统计规律基本概念§2平衡态温度状态方程§8分子平均碰撞频率与平均自由程§5气体分子的速率分布律§6玻尔兹曼密度分布§4理想气体的压强公式和温度公式§

3、7能量均分定理理想气体的内能§9非平衡态下的迁移现象返回总目录第二篇热学热学中最核心的概念是温度。热现象：物体温度变化导致其性质和状态的变化。热运动：宏观物体中的微观粒子（分子、原子）永不停息的无规则的运动。热学是研究热现象的理论。具体来讲，是研究物质热运动规律及热运动与物质其它各种运动形式之间相互转化规律的科学。返回目录下一页上一页热学统计物理学（微观）热力学（宏观）气体动理论（基础）统计力学涨落理论热力学第零定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第三定律熵统计物理学理论经热力学得到验证，热力学理论经统计物理学的剖析了解其微观

4、本质。返回目录下一页上一页1、统计物理学：以物质微观结构为基础，用统计的办法找出微观量与宏观量的关系，从而研究热现象的微观理论2、热力学：以实验研究得出的规律为基础研究热现象的宏观理论第十四章气体动理论宏观量：大量分子集体表现出来的量（P，V，T等）微观量：描写单个分子的特征（分子直径d，质量m，速度v，能量等）返回目录下一页上一页气体动理论以气体作为研究对象，了解分子热运动的特征和规律。宏观物体是由大量微观粒子组成，在标准状态下，气体含有个分子，1秒钟每个分子与其它分子碰撞几十亿次（）之多。虽然单个分子运动规律仍属机械运动，满

5、足力学规律，但追踪某一个分子的行为既不可能，也无必要。大量分子的集体表现存在统计规律。4、分子或原子之间有相互作用力。返回目录下一页上一页14.1.1物质的微观模型1、物质由大量分子或原子组成，分子或原子之间有间距2、分子作无规则运动（布朗运动）14.1气体分子的热运动3.构成物质的微观粒子间存在着间隙14.1.2理想气体的微观模型（1）分子本身的线度与分子距离相比可忽略不计；（2）除碰撞瞬间外，分子之间及分子与容器壁之间无相互作用；（3）分子之间以及分子与容器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。因此，理想气体分子可看成为自由地、无规则

6、运动着的弹性质点。一般情况下，大部分气体都近似符合这样的理想气体模型。热力学研究对象：包含有大量原子或分子的物体（系）。——热力学系统。孤立系：与外界没有任何相互作用的热力学系统。封闭系：与外界没有实物交换但有能量（如热能）交换的系统。开放系：与外界既有实物交换又有能量交换的系统。平衡态：孤立系统经过足够长的时间一定会达到一个宏观性质不随时间变化的状态。（是动态平衡）返回目录下一页上一页14.2理想气体状态方程14.2.1热力学平衡态及其描述状态参量：可以独立改变并足以确定热力学系统平衡态的一组宏观量。如P、V、T。体积V：单位

7、，1升（）=压强P：大量分子对器壁碰撞的宏观表现。单位：（帕）返回目录下一页上一页二、温度热力学第零定律热力学第三定律两个相互处于热平衡的物体具有的共同的宏观性质——温度相同。热力学第零定律：在与外界影响隔绝的条件下，如果处于确定状态下的物体C分别与物体A、B达到热平衡，则物体A、B也是相互热平衡的。（1930，否勒）温度的数值表示——温标热力学温标，符号T，单位K（开）摄氏温标，符号t，单位（摄氏度）热力学第三定律：不可能使一个物体冷却到绝对零度（0K）的温度。（1912年，能斯特）返回目录下一页上一页激光管内正发射激光的气体

8、宇宙大爆炸后的氢弹爆炸中心当代科学实验室产生的最高温度太阳表面的温度月球向阳面吐鲁番盆地最高温度太阳中心温度地球中心温度地球表面出现的最高温度（利比亚）地球表面平均温度地球表面出现的最低温度（南极）水的三相点月球背阴面氧液化温度氮液化温度（1atm）氢液化温度氦