气体分子动理论课件.ppt

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1、第二十二章气体分子动理论▲一般气体分子热运动的概念分子的密度31019个分子/cm3=3千亿个亿；分子之间有一定的间隙，有一定的作用力；分子热运动的平均速度约v=500m/s；分子的平均碰撞次数约z=1010次/秒。▲分子热运动的基本特征气体分子间的频繁碰撞,导致每个分子不停地作杂乱地无定向运动▲分子热运动：大量分子做永不停息的无规则运动。一.理想气体的分子模型22.1气体分子动理论的压强公式▲理想气体的分子模型(1).气体分子间距>>分子的线度(3).把每个分子看作完全弹性小球;气体分子的大小忽略不计(质

2、点)碰撞中遵守能量守恒定律和动量守恒定律(2).气体分子在运动过程中,遵守牛顿运动定律;(4).除了碰撞瞬间外,分子间的相互作用忽略不计;(5).分子的平均动能>>分子的重力势能自由地,无规则运动的弹性球形分子的集合忽略分子所受的重力.▲统计假设(2).沿空间各方向运动的分子数目是相等的;(4).分子速度在各个方向上的分量的各种平均值相等.(3).从一个体积元飞向上,下,左,右,前,后的分子数各为1/6;(1).气体处在平衡态时,容器中气体的密度到处均匀二.理想气体压强公式的推导器壁所受压强等于大量分子在单位

3、时间内对其单位面积所施加的冲量。vxvyvz平衡状态时，器壁各处的压强处处相等Ava设有一个边长分别为l1,l2,l3的长方形容器,容器中有N个同类气体分子,在作不规则的热运动,每个分子的质量均为myxzol1l3l2vx-vx分子a与器壁A碰撞一次,动量改变分子a对器壁A有一沿x轴正向的冲量分子a经过2l1的距离再次与A面发生碰撞分子a与A面两次碰撞的间隔为单位时间内,分子a与器壁A碰撞次数为单位时间内,分子a对器壁A的总冲量为单位时间内,A面上所受的总冲量为压强为N个分子在x方向速度分量的平方的平均值单位

4、体积内的分子数(分子密度)由统计假设P121页理想气体压强公式分子平均平动动能气体压强正比于单位体积内分子数n,正比于分子的平均动能★注意:2.当考虑分子间碰撞时,结果不变;1.压强是一个统计平均量,气体的压强公式是一个统计规律;3.上式对任意形状的容器均成立.22.2温度的微观解释一.温度的统计意义气体的温度是分子平均平动动能的量度★注意:1.温度是大量气体分子热运动的集体表现,具有统计意义;对个别分子说温度是无意义的;2.T=0时，平均平动动能的量值为零，气体分子运动停止错气体固体或液体二.气体分子的方

5、均根速率vrms统计关系式三.道尔顿分压定律设V内各种气体的分子数为N1,N2,温度相同的几种不同种类的气体混合在体积为V的同一容器中例.已知在273K与1.01×103Pa时，某气体的密度为1.24×10-5g/cm3。求：（1）这气体分子的方均根速率；（2）这气体的摩尔质量并确定它是什么气体？解:法一：氦气或一氧化碳法二：22.3能量均分原理一.自由度非质点分子的运动=平动+转动+振动决定物体在空间的位置所需的独立坐标的数目1.质点(1).空间运动三个独立坐标(x,y,z)分子热运动的能量=平动+转动+

6、振动的能量三个自由度(2).平面或曲面运动两个独立坐标两个自由度(3).直线或曲线上运动一个独立坐标一个自由度2.刚体(1).平动三个独立坐标(x,y,z)三个自由度任意两点间的距离一定只有平动和转动,无振动刚体上某定点(质心)的位置(2).转动两个自由度a.转轴的位置两个独立坐标可用其与三个坐标轴的夹角(,,)来确定，但xyz一个自由度b.转动的角度一个角度来表示刚体有六个自由度(三个平动,三个转动)3.气体分子(1).单原子气体分子空间自由运动的质点三个自由度(2).双原子气体分子a.原子间

7、相互位置保持不变刚性分子质心位置三个独立坐标(三个自由度)连线位置两个独立坐标(两个自由度)五个自由度b.双原子非刚性气体分子质心位置三个独立坐标(三个自由度)连线位置两个独立坐标(两个自由度)六个自由度原子间距离在变化(振动)一个振动自由度弹性谐振子(3).三原子或多原子气体分子a.原子间相互位置保持不变自由刚体六个自由度b.非刚性多原子(n)气体分子三个平动+三个转动+(3n-6)振动自由度二.能量均分原理理想气体分子平均平动动能分子在每一个自由度上具有相等的平均平动动能，其大小等于1/2kT根据统计假说

8、,前面已证明把这个结论推广到分子的转动和振动在温度为T的平衡态下，物质（气体、液体、固体）分子的每一个自由度都具有相等的平均动能，其大小等于1/2kT设气体分子有t个平动自由度r个转动自由度s个振动自由度———能量均分原理▲分子的平均总动能分子热运动动能的统计规律▲气体分子的势能气体分子内原子间的振动可看作简谐振动1/2kT平均动能谐振子在一个周期内的平均动能和平均势能相等▲分子的平均总能量气体分子