第二章气体分子运动理论的基本概念详解.pptVIP

1. 分子间的相互作用力距离： 分子间的互作用力 1) 分子间的相互作用力由引力和斥力组成.引力的作业距离长，但随距离的缩短而增大缓慢. 斥力作用距离短， 但随距离的缩短而增大更快. 二者结合，分子间的互作用力就如图所示. 2) 其中r0为平衡距离，s为分子的有效作用距离，d为分子的有效直径. 1873年荷兰物理学家范德瓦耳斯（Waals,van der）在克劳修斯论文启发下，对理想气体的两条基本假定 忽略分子固有体积、 忽略除碰撞外分子间相互作用力 他作出了上述两条重要修正，得出了能描述真实气体行为的范德瓦耳斯方程。 一、 分子固有体积引起的修正 理想气体状态方程： 当 时， . 这给我们一个启示：这里的在实际气体中应该是1摩尔分子自由运动的空间的体积，为1摩尔实际气体的体积减去1摩尔分子所占的体积.考虑到这点，如果用表示实际气体的摩尔体积, 我们得到所谓的克劳修斯方程或赫恩方程： b是气体无限压缩所达到的最小体积。 只考虑发生俩俩成对分子的碰撞，而三个分子或更多分子同时碰在一起的情况几乎不发生时，可以证明，b等于分子固有体积的4倍. 二、 分子间引力引起的修正 分子运动到器壁时， 受到指向容器内的分子的吸引力（由于分子距离比较大，只考虑引力），使得这里的分子的平均速率比容器中的其它分子的平均速率（由气体温度确定）小.这样，如果仍然用分子的温度，实际的压强应该有一定量的减少. 由于分子间的吸引力，分子到达器壁时，分子的平均动能下降了.由分子间的吸引力与分子的密度成正比，所以分子平均动能的下降也与分子数密度成正比. 因此，压强的减小与分子数密度的平方成正比. 我们用表示这个压强的减小量, 既这个指向容器内部的内压强, 则 (2.12) 由上述讨论, 我们知道: 所以我们可以假设 写作等式有 由此得到 （2.13） 这就是1mol 气体的范德瓦尔斯方程。 （1）从范氏方程可知，当p ?? 时，Vm ? b，所有气体分子都被压到相互紧密“接触”像固体一样，则b应等于分子固有体积。 但理论和实验指出，b 等于分子体积的四倍而不是一倍。 这是因为范氏方程只能描述不是十分浓密，温度不是太低情况下的气体方程， 范氏方程只考虑分子之间的俩俩相互碰撞，而不考虑三个以上分子同时碰在一起的情况。 若气体像固体一样密堆积，则所有分子都碰在一起，这与分子俩俩碰撞情况相差太大了。 （2）前面讨论的 ?p 是由界面层中分子吸引力而产生， 这里并未考虑到运动分子在界面层中还受到器壁分子吸引力这一因素。 由于器壁分子数密度比气体分子数密度大2到3个数量级，器壁分子对去碰撞容器壁的气体分子的作用比边界层中的气体分子对去碰撞容器壁的气体分子作用强得多.实际考虑的话将如何？ 作业：1; 4; 12; 16. 主要内容： 2.1 物质的微观模型 第二章 气体分子动理论的基本概念 2.2 理想气体的压强 2.3 温度的微观解释 2.4 分子力 2.5 范德瓦尔斯气体的压强 2.1 物质的微观模型 1. 宏观物体都是大量永不停息地运动着的，彼此间或强或弱地相互作用着的分子或原子组成。 透射电子显微镜原子晶格像 IBM实验室用 扫描探针显微 镜排布的铁 原子图案 银纳米颗粒堆积沉积 2. 分子的热运动：物体内 的分子在 不停地运动着，这种运动是无规则的，其剧烈程度与物体的温度有关。 图2-2溴蒸气扩散 图2-3布朗运动的实验观察 3. 分子间有相互作用力 图2-5 断开的铅柱重新压合后很难拉开 铅块和玻璃拼接问题 1）当分子比较接近时，才有相互作用力。 2）铅块较软，分子接近到吸引力发生作用的距离 3）玻璃较硬，接触面两侧的分子很难接近到吸引力发生作用的距离。 小 结 一切物体都是有大量分子（或原子）组成的；所以的分子都处在不停的、无规则热运动中；分子之间有相互作用力。 分子力的作用将使分子聚集在一起，在空间形成某种规则有序排布，而分子的无规运动将破坏这种有序排列，使分子分散开来。 物质分子的不同的温度下表现为三种不同的聚集态，由上述两种相互对立的作用所决定的。温度较低，固态；温度升高，液态；温度再升高，气态。 统计平均法—大量物质分子组成的宏观热力学系统研究方法 牛顿第二定律方程最多只能用于解决两体问题，对大量分子组成