第四章气体动理论.pptVIP

Doc. number to be entered by Header and Footer 一、平衡态 分子平均碰撞次数 平均自由程 一定时 一定时 一般： 常温常压下： 为分子有效直径的数百倍 §4-7 分子平均碰撞次数和平均自由程 解 例 试估计下列两种情况下空气分子的平均自由程 :（1）273 K、1.013 时 ; ( 2 ) 273 K 、1.333 时. （ ） 注意： §4-7 分子平均碰撞次数和平均自由程 讨论理想气体的分子模型在压强与温度公式推导、能均分定律和分子平均碰撞自由程中有何区别？ 在压强与温度公式的推导中，我们是将气体分子视为有质量而无大小的质点； 在能均分定律中，我们是将理想气体分子视为有结构的物体，可以发生转动和振动。 在分子平均碰撞自由程的推导中，我们是将理想气体视为一有一定大小(体积)的弹性性小球。 由此可见，对不同的问题，我们采用不同的理想模型来进行研究，只要抓住问题的本质即可。 §4-7 分子平均碰撞次数和平均自由程 §4-7 非平衡态下的迁移现象 §4-7 非平衡态下的迁移现象 在许多实际问题中，气体常处于非平衡状态，气体内各部分的温度或压强不相等，或各气体层之间有相对运动等，这时气体内将有能量、质量或动量从一部分向另一部分定向迁移，这就是非平衡态下气体的迁移现象. 粘滞现象 气体中各层间有相对运动时, 各层气体流动速度不同, 气体层间存在粘滞力的相互作用. §4-7 非平衡态下的迁移现象 粘滞现象 热传导现象 扩散现象 现象：A 盘自由，B 盘由电机 带动而转动，慢慢 A 盘 也跟着转动起来。 解释：B 盘转动因摩擦作用力带 动周围的空气层，这层又 带动邻近层，直到带动A 盘。 这种相邻的流体之间因速度不同，引起的 相互作用力称为内摩擦力，或粘滞力。 ? B A §4-8 非平衡态下的迁移现象 气体层间的粘滞力 气体粘滞现象的微观本质是分子定向运动动量的迁移 , 而这种迁移是通过气体分子无规热运动来实现的. A B 为粘度（粘性系数） §4-8 非平衡态下的迁移现象 二 热传导现象 A B * * 设气体各气层间无相对运动 , 且各处气体分子数密度均相同, 但气体内由于存在温度差而产生热量从温度高的区域向温度低的区域传递的现象叫作热传导现象. 气体热传导现象的微观本质是分子热运动能量的定向迁移, 而这种迁移是通过气体分子无规热运动来实现的. 称为热导率 §4-8 非平衡态下的迁移现象 气体动理论认为： a.温度较高的热层分子平均动能大， 温度较低的冷层分子平均动能小； b.由于两层分子碰撞和掺和，从热层 到冷层出现热运动能量的净迁移。 §4-8 非平衡态下的迁移现象 例2、利用理想气体的温度公式说明Dalton 分压定律。 解：容器内不同气体的温度相同，分子的平均平动动能也相同，即 而分子数密度满足 故压强为 即容器中混合气体的压强等于在同样温度、体积条件下组成混合气体的各成分单独存在时的分压强之和。这就是Dalton 分压定律。 §4-3 理想气体的温度公式 §4-4 能量均分定理 理想气体内能 各种平均能量按自由度均分 模型的改进 推导压强公式： 理想气体分子—— 质点 讨论能量问题： 考虑分子内部结构 —— 质点组 大量分子系统： 各种运动形式的能量分布、平均总能量均遵守统计规律。 分子热运动 平动 转动 分子内原子间振动 一、自由度 定义：确定一个物体的空间位置所需的最少的独立坐标数 1） 质点的自由度 只有平动，最多三个自由度 受限制时自由度减少 飞机 t =3 轮船 t=2 火车 t =1 例： §4-4 能量均分定理 理想气体内能 最多6个自由度: i = 6 定轴刚体 : i = 1 2） 自由刚体的自由度 3个平动, 3个转动 决定刚体对轴转过的角度;1个 决定转轴空间位置：2个 决定质心位置：3个 §4-4 能量均分定理 理想气体内能 3）气体分子 单原子分子—自由质点 i = 3 刚性双原子分子－刚性杆 i = 5 刚性多原子分子－自由刚体