气体分子动理论.pptVIP

例 已知氢分子的有效直径 ，试求它在标准状况下的平均自由程和平均碰撞次数。 解: 平均碰撞次数: 平均速率: 标准状况下 * 气体动理论 研究对象 热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动 热现象 : 与温度有关的物理性质的变化 单个分子 —— 无序、偶然性、遵循力学规律 研究对象特征 整体（大量分子）—— 服从统计规律 宏观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量） 微观量：描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测量） 第一节 平衡态 理想气体物态方程 例分子: 例： 宏观量 微观量 统计平均 研究方法 1. 热力学 —— 宏观理论 实验经验: 从能量观点出发 分析物态变化过程中热功转换的关系和条件 给出宏观物体热现象的规律 2. 气体动理论 —— 微观理论 统计方法: 两种方法的关系 气体动理论 热力学 相辅相成 研究大量数目的热运动的粒子系统 应用模型假设 1) 热运动图像 宏观物体:大量的分子或原子组成 1.1 分子运动的基本观点 实验证明: 阿伏加德罗常数: 2) 分子永不停息地作无规则的热运动 气体、液体和固体的扩散现象 例如：布朗运动 说明分子永不停止地运动 3) 分子间有相互作用 例 标准状态下氧分子 当 时，分子力主要表现为斥力 分子力 当 时，分子力主要表现为引力 任何物质中所含有的分子（或原子、离子）数都相同 1)热力学系统的平衡态 系统: 1.2 热力学平衡态 气体的状态参量 在给定范围内，有大量微观粒子组成的宏观物体 平衡态： 一个系统，经相当长时间后 系统整体的宏观性质不随时间变化 具有确定状态 真 空 膨 胀 自发 1）单一性（ 处处相等） 2）稳定性—— 与时间无关 3）自发过程的终点 4）热动平衡 特点： 2）气体的状态参量（宏观量） 压强 ： 单位： 体积 : 标准大气压： 温度 : （开尔文） 气体所能达到的最大空间（几何描述） 作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述） 纬度海平面处 时的大气压 气体冷热程度的量度（热学描述） 单位： 1.3 理想气体的物态方程 三个状态参量存在着一定的关系 理想气体宏观量： 任一个参量是其余两个参量的函数 在平衡状态下这些状态参量之间关系式： 气体物态方程 设理想气体： 标准状态下： 摩尔体积： 摩尔气体常量 波耳兹曼常量 理想气体物态方程： 例：一打气机每打一次气，可把压强为1atm(1个标准大气压)，温度为0℃，体积为 的气体压入容器内。设容器的容积为1.5 m3，容器内原来气体的压强为1atm，温度为0℃。问需打气多少次才能使容器内的气体温度升为45℃，压强达到2atm？ 解： 设需打气n次 理想气体物态方程： 解得： 例： 一容器内盛有氧气100 g，其压强为10atm，温度为47℃，因容器开关缓慢漏气，稍后测得压强减为原来的5/8，温度降低到27℃。（氧气的摩尔质量为 ） 解： 设漏气后剩余的氧气为 ： 求：（1）容器的体积 （2）在两次观测之间漏掉多少氧气 理想气体物态方程： 漏掉的氧气质量： 2.1 理想气体的微观模型 （1）分子本身线度比分子之间的距离来说可忽略不计:质点 第二节 理想气体的压强公式 （2）除碰撞瞬间，分子之间以及分子与器壁之间无相互作用 （3）分子之间、分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞：动能守恒 （4）单个分子的运动遵从牛顿力学定律 大量分子：（平衡态）三个坐标轴上的速度分量的平方平均值相等 2.2 气体动理论的统计性假设 设边长为 x、y 、 z 的长方体内有 N 个质量为 m 的同种气体分子 2.3 理想气体压强公式 壁面 所受压强 大量分子对器壁碰撞的总效果 ： 恒定的、持续的力的作用 单个分子对器壁碰撞 :偶然性 、不连续性 分子施于器壁的冲量: 单个分子单位时间施于器壁的冲量： x方向动量变化: 两次碰撞间隔时间: 单位时间碰撞次数: 单个分子遵循力学规律 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： 宏观可测量量 微观量的统计平均值 压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 为何在推导气体压强公式时不考虑分子间的碰撞 ？ 例 今有一容积为10cm3的电子管，当温