大学物理-气体分子动理论ppt课件.ppt

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1、第三章气体分子动理论第一节气体分子动理论的基本概念1一、分子动理论的三个基本观点宏观物体是不连续的，由大量微观粒子——分子（或原子）所组成物质内的分子在不停地做无规则热运动，其剧烈程度与温度有关2布朗运动一、分子动理论的三个基本观点3Ofrr0斥力引力合力分子力表现为斥力分子力表现为引力(平衡位置)分子间有相互作用力r0分子有效直径势能一、分子动理论的三个基本观点41.统计规律大量偶然事件在整体上表现出来的规律性单个小球落入位置偶然事件少量小球按位置的分布规律不明显大量小球按位置的分布确定的规律伽尔顿板实验二、气体分子热运动服从统计规律52.随机试验：对随机现象进行测试伽耳顿板实验中粒子落入的

2、位置气体分子的速率、动量、动能等掷色子出现的点数在相同条件下可重复进行；每次试验有多种可能结果；试验结果事先不可预测；不同试验之间无关联。（随机试验的每一个可能结果称为一个随机事件。）二、气体分子热运动服从统计规律6每个宏观点的气体分子数量巨大；气体分子间的相互碰撞是非常频繁的；一秒内一个分子大约要发生几十亿次(109)碰撞气体分子间距很大，除碰撞外，分子间相互作用可忽略；气体分子的微观力学量取值无法预测，气体的宏观量稳定；气体分子热运动服从统计规律3.气体分子热运动的特点二、气体分子热运动服从统计规律7对随机变量M进行抽样试验：M取Mi的概率。三、概率ＭＭ１Ｍ２Ｍ３……ＮΔＮ１ΔＮ２ΔＮ３…

3、…(N=ΔN1+ΔN2+ΔN3+…)1概率8例掷色子出现４的概率小球出现在第３个小槽三、概率9概率的归一化条件(N=ΔN1+ΔN2+ΔN3+…)三、概率102平均值ＭＭ１Ｍ２Ｍ３……ＮΔＮ１ΔＮ２ΔＮ３……例掷色子出现的点数的平均值三、概率11……ＮΔＮ１ΔＮ２ΔＮ３……vxv１xv２xv３x……vyv１yv２yv３y……vzv１zv２zv３z……1气体分子速率的平均值xyzO四、统计假设12气体处于平衡态时，气体分子沿各个方向运动的机会均等。四、统计假设132气体分子速率平方的平均值……ＮΔＮ１ΔＮ２ΔＮ３……………………xyzO四、统计假设14xyzO即四、统计假设15气体处于平衡态时，气

4、体分子沿各个方向运动的机会均等。xyzO3气体分子平动动能的平均值四、统计假设16第二节理想气体的压强和温度17除碰撞瞬间外，分子间相互作用力可忽略不计。分子间势能不计；所有的碰撞为完全弹性碰撞；分子的运动遵循牛顿力学规律分子不受外场的影响。一、理想气体的微观模型同种类气体分子的性质相同，质量相等，分子本身大小相对于分子间距相比可忽略不计；18二、压强形成的微观解释单个分子与器壁碰撞分子碰撞前后动量改变，器壁给分子以冲力，同时分子给器壁以冲击力大量分子（整个气体系统）与器壁碰撞形成持续的压力压强是大量气体分子碰撞容器的结果mvmv19xyzOcba建立三维直角坐标系Oxyz选择一长宽高分别为a

5、,b,c的长方体容器，系统处于平衡状态，压强处处相同。分析A1平面A1A11.压强公式推导二、压强形成的微观解释20x方向速度分量为vix的分子i与气体分子j碰撞，互换由于气体分子是全同的，而且每次碰撞是弹性碰撞，因此气体分子间的碰撞对结果的影响可忽略。可看作大量气体分子同时作来回运动却“没有”碰撞xyzOcbaA1三、理想气体的压强公式21x方向速度分量为vix的分子i与A1碰撞：一次碰撞中分子i的动量增量：Δt时间内与A1发生碰撞的次数：连续两次与A1发生碰撞的时间间隔为：2a/vixxyzOcbaA1一次碰撞中分子i给器壁的冲量：三、理想气体的压强公式22xyzOcbaA1Δt时间内分子

6、i作用于A1冲量：所有分子对A1的力：分子i对A1的平均力：分子数密度三、理想气体的压强公式23理想气体压强公式1）压强是一个统计平均量,对个别或少数分子是没有意义的，从上推导中可知，压强是容器中大量气体分子在单位时间内施于器壁单位面积的平均冲量。3）请注意在压强公式推导中，所应用的统计假设。2.讨论2）压强公式　　　中的n和　是统计平均量，表示p，n，三个统计平均量之间的统计规律。三、理想气体的压强公式24四、温度公式理想气体的能量方程温度的微观本质——阿伏伽德罗定律其中25五、道尔顿分压定律几种不发生化学反应的混合气体的压强等于各种气体的分压强之和。证明：混合气体的分子数密度混合气体各组分

7、温度相同混合气体的压强26例题1、一定质量气体,当温度不变时，压强随体积减小而增大；当体积不变时，压强随温度升高而增大。请从微观上说明这两种变化的区别。讨论：由(1)第一种情况：T不变(不变)，若,则(2)第二种情况：不变(不变)，若,则另(１)　增大，从而单位时间对器壁单位面积碰撞的分子数增多，平均碰撞次数增多。（2）使分子对器壁碰撞平均冲力增大，同时也使平均碰撞次数增多。六、举例27第三节能量