气体动理论教材.pptVIP

§6- 1 平衡态 理想气体状态方程 §6-1 平衡态 理想气体状态方程 * 玻耳兹曼 麦克斯韦 §6- 2 理想气体压强公式 §6- 3 温度的统计解释 §6- 5 麦克斯韦分子速率分布定律 §6- 4 能量均分定理 理想气体的内能 气体动力论基础 Kinetic Theory of Gas 热运动的研究方法 2 热力学 —— 宏观描述 1 气体动理论 —— 微观描述 宏观量: 表示大量分子集体特征的物理量(可直接测量), 如 p，V，T 等. 微观量: 描述个别分子运动状态的物理量(不可直接测量)，如分子的m ， 等. 宏观量 微观量 统计平均 Equilibrium State 、State Equation of Gases 一 气体的物态参量(宏观量) 1 压强 ： 力学描述 单位: 标准大气压: 纬度海平面处, 时的大气压. 2 体积 : 几何描述 单位: 3 温度 : 热学描述 单位: (开尔文). 二 平衡态 一定量的气体，在不受外界的影响下，经过一定的时间，达到一个稳定的 宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态.　 说明 (2) 平衡态的描述：P-V 图上的点. (1) 热动平衡 (有别于力平衡). 例: 置于容器内的气体，如果气体内各处压强相等,或气体内各处温度相同，则这两种情况下气体的状态( ) B (A) 一定都是平衡态．(B) 不一定都是平衡态． (C)前者一定是平衡态，后者一定不是平衡态． (D) 后者一定是平衡态，前者一定不是平衡态． 真 空 膨 胀 三 理想气体物态方程 普适气体常量 理想气体物态方程一 玻耳兹曼常量 气体分子数密度 理想气体物态方程二 n =N/V （2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力； 一 理想气体的微观模型 （4）分子的运动遵从经典力学的规律 . （3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）； （1）分子可视为质点：线度 间距 ， ； § 6-2 理想气体的压强公式 Pressure Formula for Ideal Gases 二 理想气体压强公式 设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有N 个全同的质量为 m 的气体分子, 计算 面所受压强. 热动平衡的统计规律（ 平衡态 ） (1) 分子按位置的分布是均匀的 各方向运动概率均等 方向速度平方的平均值 (2) 分子各方向运动概率均等. 各方向运动概率均等 分子运动速度 分子施于器壁的冲量: x方向动量变化: 单个分子遵循力学规律. 单个分子单位时间施于器壁的冲量: 两次碰撞间隔时间: 单位时间碰撞次数: 单位时间 N 个粒子对器壁总冲量: 大量分子总效应 器壁 所受平均冲力: 气体压强 统计规律 分子平均平动动能 气体压强公式 说明 （1）A1面的压强公式可推广到任一面上 （2）分子间的碰撞不影响结果 （4）分子平均动能包括平均平动动能、平均转 动动能、平均振动动能 , 后两者对压强无贡献 （5）若含有几种气体，则总压强满足 道尔顿分压定律 P =P1+P2+P3 （3） 分子平均平动动能： 宏观可测量量 微观量的统计平均 理想气体压强公式 理想气体物态方程 §6-3 温度的统计解释 Statistical Interpretation of Temperature 说明： （1）温度标志着物体内部大量分子无规则 运动的剧烈程度 —— 温度的本质 （2）分子热运动永不停息, 绝对零度不可达。 （3）气体分子的方均根速率 （A）温度相同、压强相同. （B）温度、压强都不同. （C）温度相同，氦气压强大于氮气压强. （D）温度相同，氦气压强小于氮气压强. 解 1 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且都处于平衡状态，则： 讨 论 2 理想气体体积为 V ，压强为 p ，温度为 T . 一个分子 的质量为 m ，k 为玻耳兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为： （A） （B） （C） （D） 解 确定运动物体在空间位置所需的独立坐标数目。 § 6-4 能量均分定理 理想气体内能 Law of Equipartition of energy Internal energy