《气体动理论基础》PPT课件

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1、第二篇气体动理论和热力学第6章气体动理论基础§6.1平衡态温度理想气体状态方程§6.2理想气体压强公式§6.3温度的统计解释§6.4能量均分定理　理想气体的内能§6.5麦克斯韦分子速率分布定律§6.7分子的平均碰撞次数和平均自由程主要内容§6.1平衡态温度理想气体状态方程一、平衡态外界—研究对象以外的物体外界系统外界系统的分类(1)孤立系统与外界无能量和物质交换(2)封闭系统与外界有能量但无物质交换(3)开放系统与外界有能量和物质交换1.热力学系统大量微观粒子(分子、原子等)组成的宏观物体2.热

2、平衡态在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。系统处于平衡态的条件：平衡态是一种热动平衡态平衡态是一种理想状态要注意区分平衡态与稳定态系统分为平衡态系统和非平衡态系统(1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换(2)系统的宏观性质不随时间变化3.热力学系统的描述宏观量平衡态下用来描述系统宏观属性的物理量微观量描述系统内个别微观粒子特征的物理量状态参量描述系统热平衡态的相互独立的一组宏观量如：气体的p、V、T一组状态参量一个平衡态描述对应状态参量之间的函数关系称为状态方程(物态方程

3、)气体的状态参量体积气体所能达到的最大空间（几何描述）二、温度1.温度概念温度表征物体冷热程度的宏观状态参量温度概念的建立是以热平衡为基础的ABCABC实验表明若A与C热平衡B也与C热平衡则A与B必然热平衡气体压强P作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）热力学第零定律如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么，这两个系统彼此也处于热平衡。(热平衡定律)。定义处在相互热平衡状态的系统所具有的共同的宏观性质叫温度一切处于同一热平衡态的系统具有相同的温度２.温标温度的数值表示法摄氏温标、热力学温

4、标热平衡定律说明，处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的宏观物理性质。三、理想气体状态方程克拉珀龙方程M为气体的质量Mmol为气体的摩尔质量R为普适气体常量，R=8.31(J/mol-1﹒K-1)平衡态还常用状态图中的一个点来表示(p－V图、p－T图、V－T图)pV0A(p1,V1,T1)B(p2,V2,T2)理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体系统处于平衡态的条件：(1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换(2)系统的宏观性质不随时间变化课程回顾（1）1.热平衡态在不受外界影响的条件

5、下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。2.气体的状态参量气体的p、V、T一、平衡态温度理想气体状态方程课程回顾（2）4.温度的概念温度表征物体冷热程度的宏观状态参量处在相互热平衡状态的系统所具有的共同的宏观性质叫温度5.理想气体状态方程3.热力学第零定律如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么，这两个系统彼此也处于热平衡。(热平衡定律)。§6.2理想气体压强公式一、理想气体分子模型和统计假设(1)无外场时，气体分子在各处出现的概率相同。即分子的密度数n在各处是均匀一致的。1.理想气体的分子模

6、型(1)分子可以看作质点(2)除碰撞外，分子力可以略去不计(3)分子间的碰撞是完全弹性的理想气体的分子模型是弹性的自由运动的质点2.平衡态时，理想气体分子的统计假设(3)在平衡态下，分子速率在各个方向上的分量的平方的平均值相等以上结果都是大量分子的统计假设，对于单个分子来说是没有意义的。(2)由于碰撞，分子可以有各种不同的速度，速度取向在各方向等概率。1.一个i分子碰撞一次给A1的冲量0A2A1xymix-mixl1i分子速度为,受的冲量为器壁受的冲量为2mix2.dt时间内i分子对A1的

7、冲量i分子相继与A1面碰撞的时间间隔dt时间内i分子碰撞A1的次数dt时间内器壁受的冲量为izzxy0ixiyA1A2l3l2l1二、理想气体的压强公式设平衡态下，同种气体分子质量为m，总分子数N，体积V。平衡态下器壁各处压强相同，选A1面求其所受压强。4.在单位时间整个气体对器壁的压强A1受的平均冲力分子的平均平动动能理想气体的压强公式3.dt时间内所有N个分子对A1的总冲量理想气体压强的统计意义理想气体压强公式是反应大量分子行为的一种统计规律，并非力学定律，对个别分子而言，气体压强没有

8、意义。气体压强是大量气体分子对器壁无规则剧烈碰撞的平均结果，由微观量的统计平均值和决定。宏观量p与微观量之间的关系压强是对大量分子的分子数密度和分子平均平动动能的统计平均结果。理想气体的压强公式一、温度的统计解释k为玻尔兹曼常量§6.3温度的统计解释理想气体的温度公式表明：温度是分子平均平动动能的量度。温度是气体内部分子热运动剧烈程度的量度，温度越高分子热运动就越剧烈。1.温度的微观解释气体的温度是大量分子热运动的集体表现，具有统计意义。离开大量分子，温度失去意义。在同一温度下，各种气体分子平均