大学物理,气体分子运动论ppt课件.ppt

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1、玻耳兹曼气体动理论基础第二章麦克斯韦一、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。§1平衡态理想气体状态方程微观量与宏观量有一定的内在联系。三、平衡态：气体与外界没有能量和物质的交换，宏观性质不再随时间改变。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。例如：手表的时针似乎不动；天平上的沙子一粒粒地拿掉也无

2、明显变化。平衡态与平衡过程的描述：VPoⅠⅡP1P2V1V2平衡态：是一个状态点。如Ⅰ、Ⅱ。平衡过程：任意曲线。图中Ⅰ、Ⅱ为双曲线，即等温线。（准静态过程）常用P～V图。温度表征物体的冷热程度A、B两体系互不影响各自达到平衡态A、B两体系达到共同的热平衡状态AB绝热板初态AB导热板末态ABC若A和B、B和C分别热平衡，则A和C一定热平衡。（热力学第零定律）处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观物理性质——温度温标：温度的数值表示方法。热力学温标T与摄氏温标t的关系其中k＝1.38×10-23J·K-1玻尔兹曼常量特

3、别提醒：注意k与K的区别四、理想气体状态方程：R=8.31J/mol·K普适气体常数则令n＝N/Vk＝R/N0例题1.若室内生起炉子后温度从15℃升高到27℃，而室内气压不变，则此时室内的分子数减少了(A)0.5％．(B)4％．(C)9％．(D)21％．解：√例题2.如图所示，两个大小不同的容器用均匀的细管相连，管中有一水银滴作活塞，大容器装有氧气，小容器装有氢气.当温度相同时，水银滴静止于细管中央，则此时这两种气体中(A)氧气的密度较大．(B)氢气的密度较大．(C)密度一样大．(D)那种的密度较大是无法判断的.解：√

4、例题3.在标准状态下，任何理想气体在1中含有的分子数都等于(A)6.02×．(B)6.02×．(C)2.69×．(D)2.69×．(玻尔兹曼常量k＝1.38×10-23J·K-1)解：√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：大距离、短程力，不停地作杂乱无章的热运动。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

5、连续两次碰撞的平均路程10-7m；平均时间间隔10-10s。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。※分子无规则热运动≠布朗运动二、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。§2理想气体压强公式三、统计假设在平衡态下：1、分子数密度处处相同。2、分子沿任一方向的运动，机会均等。回顾:1、动量定理：2、周期函数的平均值：0Ftt1t2T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。下面推导理想气体压强公式一

6、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第i个分子相继与A1面碰撞的时间间隔为：其中N个气体分子对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：1、A1面的压强公式可推广到任一面上。2、大量分子+碰撞→统计假设+牛顿定律3、空间任一点处都有相同的压强。4、分子间的碰撞不影响结果。5、6、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。例题4:已知某理想气体分子

7、的方均根速率为400m·s-1．当其压强为1atm时，求气体的密度．解：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。§3温度公式有★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，绝对零度不可到达。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。对照P=nkT例题5:下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能？（式中M为气体的质

8、量，m为气体分子质量，N为气体分子总数目，n为气体分子数密度，NA为阿伏加得罗常量）(A)(B)(C)(D)解：√例题6：A、B、C三个容器中皆装有理想气体，它们的分子数密度之比为nA∶nB∶nC＝4∶2∶1，而分子的平均平动动能之比为∶∶＝1∶2∶4，则它们的压强之比∶∶＝__________．1:1:1思路分析：,p=nkT三