气体动理论ppt课件.ppt

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1、第二篇热学研究对象：物质的分子热运动第六章气体动理论研究对象：大量气体分子组成的一个系统微观量宏观量关系统计平均研究方法：（1）统计性：宏观量作为微观量的统计平均状态参量：表示系统状态特征的物理量压强：体积：温度：气体分子碰撞器壁的宏观表现气体分子运动的最大体积气体分子运动的剧烈程度（2）运动性：大量气体分子运动的规律？学习要求：把握宏观与微观，个体与整体，运动与平衡等理解；建立“统计”概念。研究方法与力学有显著不同。§1平衡态理想气体一、平衡态热平力衡学态宏观量（状态参量）不变微观运动永不停息动态平衡平衡态：处于不变外界条件下

2、的热学系统（系统与外界无质量和能量交换）经过很长时间后达到一个确定的状态，在此状态下系统的宏观状态不随时间改变，称此状态为平衡态。平衡态在PV图上用一点来表示。..............................终了..............................扩散隔板..............................开始平衡态1平衡态2过程平衡过程（理想模型）：如果过程进展得十分缓慢，使所经历的一系列中间状态，都无限接近平衡状态，这个过程称作平衡过程PV等温线压容等等线线0平衡过程在PV图上用一

3、条曲线表示。（等容升温）平衡过程的实现。TdT+++TTTTT2dTdT111212...二、分子热运动的统计规律布朗运动实验分子热运动的基本特征：分子的永恒运动和频繁的相互碰撞热运动无序性宏观系统统计规律微观量宏观量统计平均平均速率：微观量的统计平均值：如：方均速率：三、理想气体模型宏观理解遵守三个实验定律的气体。物理条件：低压、高温、低密。质量一定时：标准状态下（P0=1atm,T0=273.15K,1mol体积=22.4升）R=8.31Jmol-1K-1理想气体的状态方程：即：微观理解大量的运动的有限的作用的真实气体系统：

4、N~1023牛顿定律刚性小球互作用力作用力大量的运动的有限的作用的真实气体系统：N~1023牛顿定律刚性小球互作用力N~1023（稀薄）牛顿定律质点碰撞是分子间惟一的相互作用理想气体模型运动性理想气体模型N~1023（稀薄）牛顿定律质点碰撞是分子间惟一的相互作用统计性位置均分运动均分一、平衡态二、分子热运动的统计规律三、理想气体模型[例1]氧气瓶容积为3.2×10-2m3，其中氧气压力为1.3×107Pa。氧气厂规定压力降到106Pa时就要重新充气。设某实验室每天用1atm的氧气0.2m3,问在温度不变的情况下，一瓶氧气能用多少

5、天?解：设使用前后瓶中氧气质量分别为m1、m2，每天使用氧气质量为m3由理想气体状态方程得可用天数§2气体动理论的压强公式特例：设一长方形容器，V=l1l2l3装有处于平衡态的理想气体,其分子质量为m，总分子数为N。设其中任意第i个分子以速度vi碰撞器壁。分子i的冲量:面A1的冲量：分子i对A1面的碰撞周期单位时间内对A1面的碰撞次数（频率）单位时间内A1面受到的冲量：冲力大量分子时间效应空间效应连续和均匀的压力面所受到的压强：数密度对理想气体模型压强公式：定义分子平均平动动能：讨论：（1）压强公式建立了宏观量压强和微观量的统计

6、平均值之间的关系。（2）压强是大量气体分子集体的行为，是大量气体分子对器壁碰撞产生的。例.设氢气是理想气体，计算标准状态下速率平方的平均值。已知：标准=8.9910-2Kg/m3.§3理想气体的温度公式一、理想气体状态方程的另一形式1mol理想气体：分子数N0=6.0221023个体积V0=22.4升玻尔兹曼常数定义：单位体积内气体分子数二、温度的物理意义讨论：（1）温度是气体分子平均平动动能的量度，反映气体分子运动的剧烈程度。宇宙爆炸理论——可怕的伽莫夫，告诉我们10-4秒以来宇宙发生的故事。1秒霍金的世界10-4秒10

7、-43秒宇宙背景辐射实验证据：宇宙背景辐射彭齐亚斯和威尔逊被授予了1978年的诺贝尔物理学奖，得到了哈勃和伽莫夫都未曾获得的最高荣誉讨论：（2）温度是大数目气体分子运动的集体表现，对单个分子，温度无意义。（3）分子运动永不停息T=0不能实现热力学第三定律理想气体状态方程：压强公式：温度公式：练习：图中表示在不同条件下理想气体的体积密度ρ随压强变化的五种曲线，试问哪个图准确地描述了等温条件下一定质量的气体的密度随压强的变化?§4能量均分原理理想气体内能一、自由度确定一个物体在空间的位置所需的独立坐标数质点在空间运动：自由度为3（平

8、动）GαβγxyzoPθG：x,y,zGP:,,绕GP转角：约束条件：αγβcoscoscos2221=++刚体在空间运动：自由度为6（平动3+转动3）飞机：自由度为3（经度、纬度、高度）（经度、纬度）轮船：被限制在一曲面上运动，自由度为2，特例火车：被