第21章 气体分子动理论.ppt

《第21章 气体分子动理论.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、宏观法与微观法相辅相成。第四篇热学热学是研究与热现象有关的规律的科学。热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。热学的研究方法：1.宏观法.最基本的实验规律逻辑推理(运用数学)------称为热力学。优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微观本质。2.微观法.物质的微观结构+统计方法------称为统计力学其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)优点：揭示了热现象的微观本质。缺点：可靠性、普遍性差。第21章气体分子动理论§21.1平衡态状态参量§21.2热力学第零定律温度§

2、21.3理想气体的宏观描述§21.4分子动理论的压强公式§21.5温度的微观解释§21.6能量均分原理§21.7麦克斯韦分子速率分布律§21.9分子平均自由程§21.10范德瓦尔斯方程热力学系统与外界热力学研究的对象----热力学系统.它包含极大量的分子、原子。以阿佛加德罗常数热力学系统以外的物体称为外界。一宏观和微观例：若汽缸内气体为系统，其它为外界宏观量与微观量对热力学系统的两种描述方法：1.宏观量1.从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量。如M、V、U等----可以累加，称为广延量。P、T等-

3、---不可累加，称为强度量。2.微观量描述系统内微观粒子的物理量。如分子的质量m、直径d、速度v、动量p、能量等。微观量与宏观量有一定的内在联系。例如，气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果，它与大量分子对器壁的冲力的平均值有关。§21.1平衡态状态参量一平衡态在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态，称为平衡态。平衡态是一个理想化模型，我们主要研究平衡态的热学规律。动态平衡处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。这称为动态

4、平衡。箱子假想分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。粒子数是宏观量当一定量的气体处于平衡态时，P，V，T保持不变。当热力学系统的状态随时间变化时，如果过程所经历的所有中间状态，都无限接近平衡态时，该过程就称为准静态过程。这是一种理想过程。二状态参量（P，V，T）§21.2热力学第零定律温度热平衡：热接触的两个物体之间停止了净能量的交换。热接触：两个物体之间没有宏观作功，仅有能量的交换。热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼

5、此处于热平衡。处于同一平衡态的所有热力学系统都具有一个共同的宏观性质——温度一热力学第零定律ABAB绝热板导热板A、B两体系互不影响各自达到平衡态A、B两体系的平衡态有联系达到共同的热平衡状态（热平衡），A、B两体系有共同的宏观性质，称为系统的温度。处于热平衡的多个系统具有相同的温度温度测量ABC设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）ABA和B热平衡，TA=TB；B<

6、，之间百等份，就是摄氏温标（Co）。酒精或水银用水银或酒精的热胀冷缩特性，温标不准确用理想气体的波意耳定律，可以给出理想气体温标PV=const.（温度不变）理想气体严格遵守波意耳定律定义理想气体温标T，使PVTTP273.16K气相液相固相临界点609Pa水的相图，三相点只有一个（水的三相点演示）二温标温度反映了组成系统的大量微观粒子的无规则运动的剧烈程度从统计物理角度看，热力学系统的温度是分子平均平动动能的量度。§21.3理想气体的宏观描述理想气体的状态方程（自学），P111§21.4气体分子动理

7、论的压强公式一.微观模型二．理想气体压强公式的推导三．理想气体的温度和分子平均平动动能一.微观模型1.对单个分子的力学性质的假设分子当作质点，不占体积；（因为分子的线度<<分子间的平均距离）分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力。（忽略重力）弹性碰撞（动能不变）服从牛顿力学分子数目太多，无法解这么多的联立方程。即使能解也无用，因为碰撞太频繁，运动情况瞬息万变，必须用统计的方法来研究。(理想气体的微观假设)对大量分子组成的气体系统的统计假设：VNdVdNn==dV----体积元（宏观小，微观大）（3）平衡态

8、时分子的速度按方向的分布是各向均匀的vx=vy=vz=0vx2=vy2=vz2=v23vx=niinivxiivx2=niinivxi2i（1）分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着；（2）平衡态时分子按位置的分布是均匀的，即分子数密度到处一样，不受重力影响；二．理想气体压强公式的推导单分子碰撞同一器壁面时间间隔对立方体器壁面而言动量变化一次碰撞单分子动量变化简单模型压强只是统计概念§21.5温度的微观解释平均平动动能只与温度有