第六章 气体分子运动论ppt课件.ppt

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1、第三篇热学研究物质各种热现象的性质和变化规律热力学统计物理学量子统计物理热力学第一定律热力学第二定律统计方法宏观量是微观量的统计平均热运动:大量微观粒子永不停息、无规则、无定向的运动.2.热运动的特征:—分子线度小(直径约)—分子数多(1mol气体含分子)—分子运动快(平均速率几百米每秒)小多快乱—分子运动完全无序(碰撞频繁,几十亿次/秒)1.热运动的图象:分子的永恒运动和频繁碰撞.一.热运动及其特征热力学系统(大量微观粒子组成的系统)二.研究对象规律及热运动与其它运动形式相互转化的规律.—热现象的性质、三.研究方法微观理论宏观

2、理论1.气动理论气动理论:热力学:牛顿力学热现象的微观本质统计方法2.热力学能量守恒热现象的宏观规律实验途径玻耳兹曼气体动理论基础第六章麦克斯韦一、微观量：描述个别分子运动规律的物理量。如：每个分子都有的质量、运动速度、能量…。二、宏观量：表示大量分子集体效应的物理量。如：气体的温度、压强…。如状态参量：V(m3),P(Pa),T(K)宏观可测。§6-1平衡态理想气体状态方程三、平衡态：气体与外界没有能量和物质的交换，系统的宏观性质（P、V、T…）变化很小或不变化的状态。（平衡态是热动平衡）准静态过程：气体从一个平衡状态经过无

3、数个无限接近平衡状态的中间状态，过渡到另一个平衡态。平衡态与平衡过程的描述：常用P～V图。VPoⅠⅡP1P2V1V2平衡态：点。如Ⅰ、Ⅱ。平衡过程：任意曲线。四、理想气体状态方程：R=8.31J/mol·K普适气体常数（准静态过程）例：氧气瓶的压强降到106Pa即应重新充气，以免混入其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧气，容积为32l，压强为1.3107Pa，若每天用105Pa的氧气400l，问此瓶氧气可供多少天使用？设使用时温度不变。解:根据题意，可确定研究对象为原来气体、用去气体和剩余气体，设这三部分气体的状态参量分别为使用时的温

4、度为T设可供x天使用原有每天用量剩余分别对它们列出状态方程，有五、物质的微观模型统计规律性引力斥力rF02、分子力:1、分子的数密度和线度：3、分子热运动的基本特征及统计规律：基本特征：不停地作杂乱无规则的运动。分子运动论＝牛顿力学+统计方法统计规律:大量偶然的、无序的的分子运动中,包含着规律性。大量分子集体行为—有章可循。个别分子—杂乱无章。典型数据：平均速率500m/s；分子连续两次碰撞的平均路程10-7m；平均时间间隔10-10s。如:①口袋中摸球:10个球(三蓝七红),②掷硬币:头像面出现的几率:4、统计规律的特点:说明

5、摸出红球的几率:蓝球的几率:②整体规律(从量变到质变);①对大量偶然事件才有意义;③伴随着涨落.§6-2理想气体压强公式一、气体分子热运动的特征大距离、短程力，无规则热运动永不停息。二、理想气体的分子模型：质点、完全弹性碰撞、分子间作用力不计。三、统计假设平衡态下：1、分子数密度相等。2、分子沿任一方向的运动，机会均等。复习:1、冲量定理：2、周期函数的平均值：四、理想气体压强公式的推导0Ftt1t2前提：在边长l1、l2、l3的长方体容器中有N个同类分子作无规则热运动，质量均为m，各向机会均等。一个分子对A1面的平均作用力：Z

6、l1l2l3XA2A1YON个分子对A1面的总的平均作用力：mvx-mvxa0tt1t2F气体分子对A1面的压强：令：为分子数密度n)vm(npw==3222132或其中为分子的平均平动动能。★说明：1、A1面的压强公式可推广到任一面上。2、空间任一点处都有相同的压强。3、分子间的碰撞不影响结果。4、5、分子热运动平均动能：平均平动动能、平均转动动能、平均振动动能。后两种动能对压强无贡献。§6-3温度公式一、气体分子平均平动动能与温度的关系对一定体积V，若气体质量为M，则：其中n为分子数密度，k为玻尔兹曼常数。(N为分子总数)对

7、照有★说明：1、温度是分子平均平动动能的量度。2、分子热运动永不停息，绝对零度不可达。3、温度是气体处于热（动）平衡的物理量。4、温度是统计量。5、温度与气体整体运动（有规则运动）无关。二、气体分子的方均根速率说明：1、是大量分子统计平均值，某一分子的v是不断变化的，方向也杂乱无章的。2、P、T都是宏观量，它们是大量分子热运动的集体表现，具有统计意义。例1：一瓶氮气和一瓶氦气密度相同，分子平均平动动能相同，且处于平衡态，则1、T、P均相同。2、T、P均不相同。3、T相同，但4、T相同，但例2：在密闭的容器中，若理想气体温度提高为

8、原来的2倍，则1、都增至2倍。2、增至2倍，p增至4倍。4、增至4倍，p增至2倍。3、都不变。6-4能量按自由度均分定理、内能一、自由度确定运动物体在空间位置所需的独立坐标数目。质点：任意运动时，需三个独立坐标x、y、z。刚体：任意运动时，可分解为质心的平动及绕