热学第1章_导论.pptVIP

二. 刚球模型 考虑到刚球分子占有一定体积 势能函数 物态方程是克劳修斯方程 三. 苏则朗（suthreland）模型 在刚球模型基础上，考虑到分子在相互分离时有吸引力 势能函数 物态方程是范氏方程 三. 米势模型 势能函数 其中A?0,B0，nm，式中第一项为吸引势，第二项为排斥势 物态方程是昂内斯方程 在统计物理中，一般是在实验基础上采用一些简化模型来表示分子互作用势能的，每一种模型都可有某一气体物态方程与之对应。 §1.5.2分子热运动的例证—— 扩散、布朗运动与涨落现象 一 ?分子（或原子）处于不停的热运动中 （1） 扩散（diffusion） 人们熟悉气体和液体中的扩散现象，这是分子热运动所致。 固体中的扩散现象通常不大显著，只有高温下才有明显效果。因温度越高，分子热运动越剧烈，因而越易挤入分子之间。 物质不仅由大数分子组成，而且每个分子都在作杂乱无章的热运动。这一性质也可由很多事实予以说明，这里仅介绍扩散与布朗运动。 (2) 布朗运动 1827年英国植物学家布朗（Brown）从显微镜中看到悬浮在液体中的花粉在作不规则的杂乱运动. 悬浮在水中的藤黄颗粒作布朗运动的情况 1877年德耳索（Delsaux）才正确地指出：这是由于微粒受到周围分子碰撞不平衡而引起的。 ? 由于各方向冲击力的平均值的大小均是无规则的，因而微粒运动的方向及运动的距离也无规则。温度越高，布朗运动越剧烈；微粒越小，布朗运动越明显----布朗运动并非分子的运动，但它能间接反映出液体（或气体）内分子运动的无规则性。 二 涨落现象（fluctuation phenomena） 布朗运动不仅能说明分子无规运动，且更能说明热运动所必然有的涨落现象 概率论指出，若任一随机变量M的平均值为 ，则 ,其均方偏差 描述涨落。 可以证明，在粒子可自由出入的某空间范围内的粒子数的相对涨落反比于系统中粒子数N的平方根 布朗粒子的线度恰处于宏观微粒与微观粒子之间的过渡范围，它兼有微观运动的某些特征（如涨落现象） 相对均方根偏差 §1.5.3 分子间的吸引力与排斥力 1.?引力:能说明分子间存在吸引力的现象① 汽化热②锯断的铅柱加压可黏合；③ 玻璃熔化可接合；④胶水、浆糊的黏合作用； 2. 排斥力:能说明排斥力的现象：①固体、液体能保持一定体积而很难压缩； ②气体分子经过碰撞而相互远离。 斥力 引力 分子力表现为斥力 分子力表现为引力 平衡位置 无论是分子力、万有引力还是核子间结合力，它们都分别与粒子热运动形成一对矛盾，这对矛盾的两个方面相互制约和变化，决定了物质的不同特性 分子力是一种电磁相互作用力，故它是一种保守力，它应该有势能，称为分子作用力势能。 斥力 引力 斥力 引力 平衡位置 §1.6理想气体微观描述的初级理论 § 1.6.1理想气体微观模型 标准状况下气体分子间平均距离 已知液氮的密度 氮分子半径 1.分子线度比分子间距小得多，可忽略不计。估计几个数量级： 2. 除碰撞一瞬间外，分子间互作用力可忽略不计。分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动。 3. 处于平衡态的理想气体，分子之间及分子与器壁间的碰撞是完全弹性碰撞。气体分子动能不因碰撞而损失，在碰撞中动量守恒、动能守恒。 气体的各向同性与分子混沌性： 在常温下，压强在数个大气压以下的气体，一般都能很好地满足理想气体方程，这就为理想气体的广泛应用创造很好条件 理想气体分子好像是一个个没有大小并且除碰撞瞬间外没有相互作用的弹性球。 第一章作业 思考题：1.15， 1.19 习题：1.3.6， 1.3.9， 1.3.10， 1.4.2， 1.5.1， 1.6.9， 1.6.11， 1.6.13， 1.7.2 §1.6.2 单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数 处于平衡态下的理想气体在单位时间内碰撞在单位面积上的平均分子数称为气体分子碰撞频率或气体分子碰壁数，以 表示。 若气体分子数密度为n，按照分子混沌性假设，单位体积中垂直指向长方形容器任一器壁运动的平均分子数均为 。 每一分子均以平均速率 运动 所以 单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数为 (没考虑速度分布) 用较严密的方法导出，所得结果为