气体动理论-上传

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1、大学物理主讲教师：刘岚岚大学物理任课教师：刘岚岚教材：《大学物理学》北京交通大学出版社吴柳主编《大学物理能力训练与知识拓展》刘爱红主编参考教材：1.《大学物理学》清华大学张三慧主编2.《普通物理学》第五版高等教育出版社程守洙，江之永主编E-mail:llliu@bjtu.edu.cn要求⒈课堂⒉作业⒊答疑⒋总评成绩5.演示实验6.物理竞赛每年12月初举行http://211.71.70.120/教学天地/大学物理大学物理网站：热学第12章气体动理论第13章热力学基础★引言★一、热学研究对象及内容对象

2、：热力学系统内容：与热现象有关的性质，主要涉及热力学系统的平衡态来研究。二、研究方法宏观方法：微观方法：气体动理论热力学基础从物质的微观结构出发，用统计平均方法用实验确定的规律研究三、宏观量与微观量宏观量：表征系统整体的物理量，可具体测量，如质量，温度等微观量：描写单个微观粒子运动状态的物理量，不能直接测量，如分子的速度，能量等广延量（与质量成正比,具有可加性，如体积、内能）强度量（与质量无关,无可加性，如压强、温度）宏观量是微观量的统计平均值分子动理论的基本观点2.分子在永不停息地作热运动，与温度

3、有关。r03.分子之间存在相互作用力。是一短程力。斥力引力F斥rO1.宏观物体都是有大量分子，原子组成，分子，原子间有空隙。r0~10-10m第12章气体动理论§12-1理想气体的状态方程§12-2理想气体的压强和温度的微观解释§12-3平衡态的经典统计分布§12-4分子碰撞和气体的内迁移现象§12-5范德瓦耳斯方程*12-1-1状态参量平衡态T:热力学温标;t:摄氏温标一、气体的状态参量状态参量标准单位常用单位主要换算关系体积(代号V)升()压强(代号P)Paatm1atm=101325Pa温度K

4、(代号T)ºC(代号t)t=T-273.15t=T-273.15§12-1理想气体的状态方程二、平衡态和平衡过程热力学平衡状态(热动平衡态),用一组(P、V、T)表示状态变化的过程,平衡过程或称准静态过程PVO在没有外界影响的情况下，系统的宏观性质不随时间变化的状态称为平衡状态（热动平衡态）。0ºF-17.8ºC0ºC32ºF100ºF50ºC122ºF200ºF100ºC212ºF热力学温标t=T-273.1512-1-2温度当A,B与C同时达到热平衡时，A与B也必然处于热平衡，即使他们没有热接触

5、。——热力学第零定律摄氏温标(ºC)与华氏温标(ºF)**常用的温标**一、华氏温标荷兰人华伦海特（1686—1736）华氏温标的单位叫做“华氏度”，用°F表示二、列氏温标法国博物学家列奥米尔（1683—1757）列氏温标的单位称为“列氏度”用°R表示三、摄氏温标1742年瑞典天文学家摄尔修斯（1701—1744）首创一种新的温标，即摄氏温标，也称百分温标．摄氏温度的单位叫做“摄氏度”，用℃表示．摩尔气体常量PVO理想气体的状态方程另一形式：玻尔兹曼常数12-1-3理想气体的状态方程理想气体的状态方

6、程：状态参量之间的关系：例：某种柴油机汽缸容量为0.82710-3m3.设压缩前其中气体的温度是47C,压强为8.5104Pa,当活塞上升时.可把空气压缩到原体积的1/17,压强增加到4.2106Pa.求此时空气的温度,这时将柴油喷入汽缸将发生怎样的情况?(空气可视为理想气体)解:将空气看作理想气体,有这一温度超过了柴油的燃点,所以喷入柴油会立即燃烧.例：容器内装有0.1kg氧气.压强为10105Pa,温度为47C由于容器漏气,经一段时间后压强降到原来的5/8,温度降到27C.问:(1

7、)容器的容积有多大?(2)漏了多少氧气?(设氧气可看作理想气体)解:(1)根据理想气体状态方程,求得(2)设漏气后的压强、温度分别为p、T,质量为m,根据理想气体状态方程,求得可见漏去气体质量M=M-m=0.1-0.0667=0.0333kg12-2-1理想气体的微观模型和统计假设12-2-2理想气体的压强公式12-2-3温度的微观解释12-2-4能量按自由度均分定理理想气体的内能§12-2理想气体的压强和温度的微观解释12-2-1理想气体的微观模型和统计假设一、理想气体的微观模型1.分子的体积可

8、以忽略;3.分子间的碰撞及与器壁的碰撞视为完全弹性碰撞；2.除碰撞瞬间外,分子间的作用力可忽略；二、对理想气体的热力学平衡状态下的统计假设(1)分布均匀:4.分子服从经典运动规律。(2)各方向运动机会均等:各处分子数密度相同分子与器壁的碰撞示意如图大量分子的碰撞造成对器壁的压力设物理量:N,n,m,v,vx想想急雨中撑起雨伞的沉重平衡态下，各处压强均相等，只需计算容器中任何一壁所受的压强即可。思路1思路2不用分布函数用分布函数12-2-2理想气体的压强公式计算N个分子