《大学物理》7.2 理想气体压强与温度的微观解释

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1、一.理想气体的微观模型(1)忽略分子大小（看作质点）(2)忽略分子间的作用力(3)碰撞为完全弹性（分子线度<<分子间平均距离）（分子与分子或器壁碰撞时除外）理想气体:可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小球的集合。7.2理想气体压强与温度的微观本质提出理想气体的目的:是为了便于研究自然界中客观存在的、比较复杂的真实气体，从复杂的现象中抓住事物的本质使问题得以合理的简化。虽然自然界中并不存在真正的理想气体，但这些理想气体的假设并不是凭空臆想出来的。常见的氢气、氮气、氧气、二氧化碳气、空气、烟气等，在压力不是很高和温度不是很低的条件下（由于它们的液化

2、温度都很低，离液化状态都很远），它们的性质都非常接近于假想的理想气体，在工程应用所要求的精确度，完全可以把这些气体当作理想气体看待，而不致引起很大的误差。空气中及烟气中所含有的水蒸汽分子，亦可当作理想气体看待。理想气体的提出，无论是对工程实践或是对理论问题的研究都有着重要的意义。二.压强公式从分子运动看压强的形成压强为大量分子在热运动中碰撞器壁,对器壁产生的平均作用力的表现。宏观量和微观量的关系(3)平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的;(2)平衡态时分子按位置的分布是均匀的;对大量分子组成的气体系统的统计假设分子的速度各不相同，而且通过碰撞不

3、断变化着;理想气体压强公式的推导xyzxyz设边长为x,y,z的长方体容器中有N个同类气体分子(质量m)A1A2研究A1受的压强：1.设某个分子以v1撞击A1°•v1v´1vx对分子m则A1受到的冲量:2mvx2.1秒钟A1受到1个分子的总冲量1个分子在A1,A2之间往返一次所需时间为则1秒内与A1碰撞次数A1受1个分子的总冲量为3.N个分子在1秒内对A1的碰撞A1在1秒内受到的冲量——平均作用力F4.A1受到的平均作用力——压强由有有n=N/V则引入分子的平均平动动能则注意:P是一个统计量,对个别分子谈压强无意义三.温度的微观本质说明：1、温度是描

4、述平衡态热力学系统的物理量。当两个系统接触却没有宏观能量传递时，两者必处于同一热平衡状态——具有相同的温度。2、温度是个统计概念，由微观粒子动能的统计平均值决定。说少数几个分子具有多高的温度是无意义的。例1.理想气体系统由氧气组成，压强P=1atm，温度T=27oC。求（1）单位体积内的分子数；（2）分子的平均平动动能.解（1）（2）重点1.表示分子的平均平动能)。(其中2.