第5章气体分子动理论.ppt.ppt

氦气的速率分布曲线如图所示. 解 例 求 (2) 氢气在该温度时的最概然速率和方均根速率 O (1) 试在图上画出同温度下氢气的速率分布曲线的大致情况， (2) 物理教学研究与管理室 返回首页 《大学应用物理》多媒体课件 四川省精品课程 —物理教学研究与管理室 返回本章首页 知识要点及其要求 第五章气体分子动理论 预备知识 理想气体的微观模型 统计假设 理想气体的压强 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 本章小结 能量均分定理理想气体的内能 麦克斯韦气体分子速率分布律 气体分子平均碰撞频率和平均自由程 玻耳兹曼能量分布 应用知识 返回主页 知识要点及教学要求 A类知识点： 平衡态、理想气体的微观模型； 理想气体的压强和温度，理想气体分子的平均平动动能； 能量均分定理、理想气体的内能； 麦克斯韦速率分布律、三种统计速率。 B类知识点： 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程； 玻耳兹曼能量分布； 真空的获得及测量、温差发电。 基本要求 了解气体分子热运动的物理图象。 掌握理想气体压强公式和温度公式，理解气体压强的微观统计意义；理解系统宏观性质是微观运动的统计表现；了解从建立模型、进行统计平均处理到阐明宏观量微观本质的研究方法。 理解麦克斯韦气体分子速率分布定律；理解速率分布函数和速率分布曲线的物理意义；会计算气体分子热运动的算术平均速率、方均根速率和最可几速率。 理解理想气体分子的平均平动动能与温度的关系，理解气体温度的微观统计意义；理解气体分子平均能量按自由度均分定理和理想气体的内能。 了解平均碰撞频率和平均自由程。 重点： 理想气体的压强和温度的微观本质，能量均分定理，理想气体的内能，麦克斯韦气体分子速率分布律。 难点： 微观统计平均值与宏观参量的联系。 教学学时：8学时 5.1预备知识 一、分子运动的基本观点 分子观点： 分子运动的观点： ( 布朗运动 ) 分子力的观点： 斥力 引力 二、描述气体状态的参量： 体积：气体所能达到的最大空间（几何描述）. 压强：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）. 单位： 单位： 温度：气体冷热程度的量度（热学描述）。 单位：温标 （开尔文）. 三、平衡态： 确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。常用的状态参量有四类： 几何参量（如：气体体积） 力学参量（如：气体压强） 化学参量（如：混合气体各化学组分的质量和摩尔数等） 电磁参量（如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等） 四、理想气体的状态方程： 其中， 称为普适气体常量， 为理想气体的质量， 为理想气体的摩尔质量。 五、分子的数密度： 5.2.1理想气体的微观模型　统计假设 一、理想气体的微观模型 1.分子可以看作是质点，运动时遵守牛顿运动定律； 2.除碰撞的瞬间外，分子间的相互作用力可忽略不计； 3.气体分子的碰撞可看作是完全弹性碰撞； 4.除需特殊考虑外，不计分子所受的重力。 二、分子热运动的无序性 无序性是气体分子热运动的基本特性。 三、统计规律性： 大量偶然事件整体所遵从的规律。 统计规律的特征 小球在伽尔顿板中的分布规律 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一个小球落在哪里有偶然性 实验现象： 少量小球的分布每次不同 大量小球的分布近似相同 (1) 统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律 (2) 统计规律和涨落现象是分不开的。 结论： 气体分子热运动服从统计规律 统计的方法： 物理量M 的统计平均值 Ni 是M 的测量值为 Mi 的次数，实验总次数为N 状态A出现的概率： 归一化条件 例如：平衡态下气体分子速度分量的统计平均值为 气体处于平衡状态时，气体分子沿各个方向运动的概率相等，故有 由于气体处于平衡状态时，气体分子沿各个方向运动的概 率相等，故有 又如平衡态下气体分子速度分量平方的统计平均值为 四、 平衡态气体分子的统计性假设 1. 每个分子的运动速度各不相同，且通过碰撞不断发生变化 2. 分子按位置的均匀分布（重力不计） 在忽略重力情况下，分子在各处出现的概率相同, 容器内 各处的分子数密度相同 3.分子各方向运动概率均