第1节 气体分子运动论ppt课件.ppt

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1、1第一节气体分子运动论1一个热力学系统的平衡态可由四种状态参量确定。1.什么是理想气体气体状态方程：表征气体平衡态的三个状态参量T、V、和P之间存在着的函数关系。理想气体：在任何情况下绝对遵守玻意耳—马略特定律、盖—吕萨克定律和查理定律这三条实验规律的气体。一、理想气体的状态方程对于一定量的气体，在平衡态下，如果忽略重力的作用，可以用体积V、压强P、温度T来描述它的状态。理想气体处于热平衡态下时，各状态参量之间的关系：2.理想气体的状态方程2各物理量的含义：1.压强P—单位面积的压力。国际单位：牛顿/米2，N·m-2,帕（Pa）常用单位：大气压

2、，atm从力学角度描写气体状态的物理量。其它单位：厘米汞柱，cmHg托，Torr理想气体状态方程：2.体积V----气体分子活动的空间体积。从几何角度描写气体状态的物理量。对于理想气体分子大小不计，分子活动的空间体积就是容器的体积。3国际单位：米3，m3常用单位：升，l3.温度T从热学角度描写气体状态的物理量。国际单位：绝对温标T开，k常用单位：摄氏温标t度，4.摩尔数气体质量摩尔质量单位：摩尔，mol5.普适气体恒量R4理想气体状态方程：分子的质量为m，分子数为N，气体质量：摩尔质量：N0为阿伏加德罗常数，令:称为玻尔兹曼常数为分子数密度。3

3、.理想气体状态方程的变形理想气体状态方程的变形5压强是由于大量气体分子对容器壁碰撞的结果。例如：篮球充气后，球内产生压强，是由大量气体分子对球壁碰撞的结果。我们要用气体分子运动论来讨论宏观的压强与微观的气体分子运动之间的关系。1.研究方法从微观物质结构和分子运动论出发运用力学规律和统计平均方法，解释气体的宏观现象和规律，并建立宏观量与微观量之间的关系。二、理想气体的压强2.关于理想气体的一些假设理想气体的假设可分为两部分：一部分是关于分子个体的；另一部分是关于分子集体的。61.气体分子本身的线度比起分子间的平均距离来说，小得多，可以忽略不计，（

4、1）个体分子的力学性质假设2.气体分子间和气体分子与容器壁分子之间除了碰撞的瞬间外，不存在相互作用。3.分子在不停地运动着，分子之间及分子与容器壁之间频繁发生碰撞，这些碰撞都是完全弹性碰撞。4.每个分子都遵从经典力学规律。理想气体的微观模型假设：理想气体分子像一个个极小的彼此间无相互作用的弹性质点。对于单个分子的运动遵守牛顿定律，但由于分子数目太多，使得单个分子的运动极为复杂，即单个分子的运动是无规则的，运动情况瞬息万变。但大量分子的整体却出现了规律性，这种规律性具有统计平均的意义，称为统计规律性。72、分子集体的统计假设对大量无规则的事件，进

5、行统计，满足一定的规律性，事件的次数越多，规律性也越强，定义:某一事件i发生的概率Pi例如：投掷硬币，有2个面，开始几次出现哪一面朝上是无规律的，但随着投掷的次数越多，出现某一面的概率越接近二分之一。统计规律有以下几个特点:1.对大量偶然事件整体所遵守的规律为统计规律。道尔顿板实验2.总是伴随着涨落。8以气体的统计规律性为依据，可以对气体系统提出统计假设：1.气体分子处在平衡态时，若忽略重力的影响分子在容器中的空间分布平均来说是均匀的，如果以N表示容积体积V内的分子数，则分子数密度n应到处一样，2.气体在平衡态时，每个分子的速度指向任何方向的机

6、会（几率）是一样的。分子在x方向的平均速度：同样对于分子的无规则的热运动也可用统计平均的方法去找出其内在的规律性：分子在各方向运动的概率是相同的，没有哪个方向的运动占优势。由于分子沿x轴正向和x轴负向的运动概率是相同的，因此，在x方向上分子的平均速度为0。9同样有分子速度在x方向的方均值：同理，分子速度在y、z方向的方均值：由于分子在x、y、z三个方向上没有哪个方向的运动占优势，所以，分子的三个速度方均值相等。由矢量合成法则，分子速度的方均值为：则10注意：统计假设是对系统中大量分子平均而言的，若系统包含的分子数越多，假设就愈接近实际情况。同理

7、dI为大量分子在dt时间内施加在器壁dA面上的平均冲量。3.理想气体压强公式从微观上看，气体的压强等于大量分子在单位时间内施加在单位面积器壁上的平均冲量。有:设在体积为V的容器中储有N个质量为m的分子组成的理想气体。平衡态下，若忽略重力影响，则分子在容器中按位置的分布是均匀的。分子数密度为：n=N/V。11xdAvixdt平衡态下，器壁各处压强相等，取直角坐标系，在垂直于x轴的器壁上任取一小面积dA,计算其所受的压强（如右图）2.分子以vx向dA面碰撞，并以-vx弹回，分子受dA面的冲量：1.跟踪一个分子，某一时刻的速度v在x方向的分量为vx。

8、则有：为讨论方便，将分子按速度分组，第i组分子的速度为vi（严格说在vi附近）分子数为Ni,分子数密度为ni=Ni/V,并有n=n1+n2+……+ni