气体分子运动论.zq(北邮)ppt课件.ppt

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1、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，内部也无任何形式的能量转换，则P、V、T变化很小或不变化。这是热动平衡。准静态过程：气体从一个平衡状态经过无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。

2、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）物质的微观模型统计规律性引力斥力rF0二、分子力:一、分子的数密度和线度：三、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。§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

3、运动永不停息。※分子无规则热运动≠布拉朗运动二、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。四、理想气体压强公式的推导前提：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：Zl1l2l3XA2A1YOaN个分子对A1面的总的平均作用力：-mvxmvx气体分子对A1面的压强：令：为分子数密度n)vm(npw==3222132或其中为一个分子的平均平动动能。★说明：2、A1面的压强公式可

4、推广到任一面上。3、大量分子+碰撞→统计假设+牛顿定律4、空间任一点处都有相同的压强。5、分子间的碰撞不影响结果。6、分子热运动动能：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。1.压强是大量分子对容器碰撞的结果.§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：对于1mol气体，则于是，其中n为分子数密度，k为玻尔兹曼常数。N、m分别为分子总数及单个分子质量。对照有★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

5、、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能量按自由度均分原理、内能一、自由度确定运动物

6、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通过质心的轴的转动。y（x,y,z)azxbofxyz刚性双原子:i=5刚性多原子:i=6单原子:i=3（x,y,z)yzx分子内部要发生振动，在经典范围内不考虑。二、能量按自由度均分原理分子的平均平动动能：平衡态下一个平方项的平均值一个平动自由度在平衡态下，分子每一个自由度都分配有kT/2的热运动的平均动能。如果分子有i个自由度，一个分子的平均动能：说明能量均分定理是分子无规则热运动动能的统计规律。三、理想气体内能：分子间相互作

7、用忽略不计分子间相互作用势能=0理想气体的内能=所有分子的热运动动能之总和。1mol理想气体的内能：对于质量为M的理想气体：单原子：双原子：多原子：理想气体的内能是温度的单值函数总结几个容易混淆的慨念：1.分子的平均平动动能：3.理想气体内能：4.单位体积内气体分子的平均平动动能：5.单位体积内气体分子的平均动能：2.分子的平均动能：n为单位体积内的分子数例1：如果氢气、氦气的温度相同，摩尔数相同，那么着两种气体的1、平均动能是否相等？2、平均平动能是否相等？3、内能是否相等？例2：H2的温度为00C，试求：1、分子的平均平动能。2、分子的平均转

8、动动能。3、分子的平均动能。4、分子的平均能量。例3：储有氢气的容器以某速度v作定向运动。假设该容器突然停止，全部定向运动动能都变为气体