温度和气体动理论ppt课件.ppt

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1、9.温度和气体动理论9.1平衡态9.3理想气体温标9.2温度的概念9.4理想气体状态方程9.5气体分子的无规则运动9.6理想气体的压强9.8能量均分定理9.9麦克斯韦速率分布律9.10麦克斯韦速率分布律的实验验证9.11玻耳兹曼分布律9.12实际气体等温线9.13范德瓦尔斯方程9.14非平衡态输运过程9.1平衡态（equilibriumstate）：不随时间变化的状态（热动平衡）。系统的宏观性质稳定态T1T2在不受外界影响的条件下形式的物质与能量交换），（与外界无任何要注意区分平衡态与稳定态。平衡态T1T1宏观量描写单个微观粒子运动状态的物理量只能间接测量）。微观量（m

2、icroscopicquantity）：（一般如分子的宏观量（macroscopicquantity）：表征系统宏观性质的物理量（可直接测量）。物态方程（equationofstate）：态参量之间的函数关系：物态参量（态参量）（stateparameter）：描写平衡态的宏观物理量。如：气体的P、V、T一组态参量一个平衡态描述对应9.2温度的概念两系统热接触下，相当长时间后达到的共同平衡态。热平衡态：态参量P、V、T中，T是热学特有的物理量，需要在热学中加以定义。AB绝热壁透热壁绝热壁实验表明：则A与B热平衡。分别与第三个系统处于同一热平衡态—热平衡定律（热力学第零定

3、律）这个定律是20世纪30年代由福勒(R.H.Fowler)概括的。的两个系统必然也处于热平衡。即：9.3理想气体温标为水的三相点(triplepoint)一定质量的理想气体：PV=常量（温度不变）理想气体就是在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体。温标：温度的数值标度。T3=273.16K，玻意耳(1627-1691)热力学温标T：摄氏温标t：瑞典天文学家摄尔修斯（A.Celsius）1742年建立t=（T-273.15）t3=0.01摄尔修斯（AndersCelsius,1701-1744）华氏温标tF：从德国迁居荷兰的华伦海特(G.D.Fahrenheit,168

4、6-1736)1714年建立9.4理想气体状态方程：由实验结果(玻意耳定律、阿伏伽德罗定律)和理想气体温标定义可推出—普适气体常量—玻尔兹曼常量压强单位主要换算关系SICGS标准大气压托北京拉萨拉萨北京气体动理论的基本观点：1.宏观物体由大量分子、原子构成，分子间有一定的间隙；2.分子永不停息地作无规则运动—热运动；3.分子间有一定相互作用力。9.5气体分子的无规则运动kinetics动理学研究稀薄流体微观粒子运动机理的学科。dynamics动力学气体动理学理论，简称气体动理论，曾用名“气体分子运动论”。气体的体积和压强一样，都是只当粒子数足够多的时候才是完好定义的物理

5、量。碰撞在分子运动中是个最活跃的因素，它在气体动理论中占有重要地位：非平衡平衡碰撞一.平均碰撞频率与平均自由程的定义平均次数。平均碰撞频率(meancollisionfrequency)单位时间内一个气体分子与其它分子碰撞的平均自由程（meanfreepath）气体分子在相邻两次碰撞间飞行的平均路程。二.平均碰撞频率与碰撞截面的关系理想气体，在平衡态下，并假定：（1）只有一种分子；（2）分子可视作直径为d的刚球；（3）被考虑的分子以平均相对速率运动，其余的分子静止。—碰撞截面（collisioncross-section）中心在扫过的柱体内的分子都能碰撞

6、2ddn（证明见下页）三.平均自由程与压强、温度的关系1～7×10-810-7～0.7（灯泡内）10-11～7×103（几百公里高空）T=273K：p(atm)(m)求：注意数量级解：T=273K、p=1atm例9.1已知：O2，d3.6×10-10m，9.6理想气体的压强一.理想气体的微观假设1.关于每个分子的力学性质(1)大小—分子线度<<分子间平均距离；(2)分子力—除碰撞的瞬间，在分子之间、分子与器壁之间无作用力；(3)碰撞性质—弹性碰撞；(4)服从规律—牛顿力学。2.关于大量分子的统计假设（对平衡态）(2)由于碰撞，分子可以有各种不同的速度，(

7、1)无外场时，分子在各处出现的概率相同，速度取向各方向等概率，即：注意：统计规律是有涨落(fluctuation)的，统计对象的数量越大，涨落越小。分布曲线飞镖小球数按空间位置x分布伽耳顿板xxΔ.......................................................................................................................................演示分布服从统计规律大量小球在空间的小球落入其中一格是一个偶然事件二.理想气体