第六章_气体分子运动论ppt课件.ppt

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1、第六章气体动理论§6-1气体动理论的基本概念§6-2气体的状态参量、平衡状态、理想气体状态方程§6-3气体动理论的压强公式§6-4气体分子的平均平动动能与温度的关系§6-5能量按自由度均分原则、理想气体的内能§6-6麦克斯韦速率分布定律§6-8分子的平均自由程和平均碰撞次数§6-7波耳兹曼分布律§6-9实际气体的范德瓦耳斯方程§6-10气体内的迁移现象1.熟练掌握理想气体状态方程及其应用；2.对分子无规律运动有一个清晰的图像；3.掌握气体动理论的两个基本公式—理想气体的压强公式及平均平动动能与温度的关系式，理解压强和温度的微观解释；4.理解平衡态下气体分子运动的统计规律。教学基本要求热运动：

2、物质分子无规则的永不停息的运动。热现象：物质中大量分子热运动的宏观表现。■气体动理论的研究对象：■气体动理论的研究方法：从物质的微观结构出发，应用统计平均方法来研究分子热运动的规律。物质分子的热运动和热现象的规律。微观量：表征微观粒子（分子）特征的量。（如分子直径d、质量m、速度v、能量E等）宏观量：表征大量分子集体特征的量。（如温度T、压强P、体积V等）统计平均方法：对个别分子应用力学规律，对大量分子求它们微观量的统计平均，建立微观量和宏观量之间的关系。微观的个别的现象偶然的宏观的大量的规律必然的统计平均方法联系微观量宏观量一、物质由大量的分子组成分子与分子之间有空隙。§6—1气体动理论的

3、基本概念实验依据：■气体、液体和固体都可以被压缩；■水和酒精混合后体积变小；■加压后钢筒中的油可以从筒壁渗出来。1827年布朗在显微镜下观察悬浮在液体中的藤黄粉时，发现这些微粒都在不停地作无规则的运动。二、分子永不停息地作无规则的热运动实验依据■布朗运动氢比二氧化碳轻22倍，在重力作用下，气体不可能往下（往上）流动。但实验发现，过若干时间后，两种气体均匀混合。H2CO2打开■扩散现象：●气体扩散：●香水的扩散■气体压缩到一定程度后很难再压缩，说明分子间存在斥力。■固体拉伸或压缩时受到抵抗，说明分子间存在引力和斥力。■液体的分子聚在一起，不分散开，说明分子间存在引力。三、分子间有相互作用力实验

4、依据：分子间的相互作用力统称分子力。此力为短程力,引力、斥力与距离有关：当r=r0（r010-10m）时F=0当rr0时F为引力当r>10-9m时，分子力可忽略。rFo斥力引力用来描述气体状态特征的物理量称为气体的状态参量，如压强、温度、体积等。■压强p：从力学角度来描写状态。单位Pa§6-2气体的状态参量平衡状态理想气体状态方程一、气体的状态参量■体积V：从几何角度来描写状态。单位m3■温度T：从热学的角度来描写状态。单位K平衡态：在没有外界影响的条件下，系统状态参量长时间内不发生变化的状态，即“孤立系统热动平衡”。二、平衡态与平衡过程VP0A（p1、V1、T1）

5、B（p2、V2、T2）平衡过程：系统状态变化所经历的所有中间状态都无限接近平衡态的过程。例如，活塞无限缓慢地向B处移动的过程，可视为平衡过程。P1、V1、T1真空BAP2、V2、T2三、理想气体状态方程理想气体：在任何情况下都遵守气体实验三定律及阿伏伽德罗定律的气体。气体实验三定律：（1）玻-马定律：当m、T一定时，PV=C1（常数）即（2）盖吕-萨克定律：当m、P一定时，V/T=C2（常数）即（3）查理定律：当m、V一定时，P/T=C3（常数）即阿伏伽德罗定律：1摩尔的任何物质(任何气体）的分子数都相同，都含有N0=6.0221023个分子。N0称为阿伏加德罗常数。（1）由气体实验三定律

6、可得任何理想气体状态方程，当m一定时，有玻耳兹曼常数状态方程适用条件:(1)理想气体(2)平衡态理想气体状态方程：P0=1.013105（Pa）T0=273.15（K）Vmol=22.410-3（m3）其中摩尔气体常数压强公式的推导是从分子的微观运动入手，用统计平均方法建立微观量（v、mv、mv2/2）与宏观量（P、V、T）之间关系的过程。具体反映了气体动理论的研究方法。两个基本假设：§6—3气体动理论的压强公式分子模型统计假设一、理想气体模型■宏观模型满足气体实验三定律，或满足理想气体状态方程的宏观气体系统。■微观模型（分子模型）分子间距D10d（分子直径），故d可忽略。●气体分子无

7、体积；一个分子每秒钟要碰撞约一百亿次，而无能量损失。分子力是短程力，当D10d时分子力可忽略。●除碰撞瞬间外分子间没有作用力；●分子间的碰撞是完全弹性碰撞。理想气体是自由地、杂乱地运动着的弹性质点的集合体气体分子的微观模型可以归纳为：D>>d，分子可视作质点；除碰撞瞬间，分子力为零；两次碰撞之间，分子作惯性运动；分子与分子、分子与器壁碰撞为弹性碰撞。■实际气体可视为理想气体的条件：——压强P不太高、温度T不