大学物理热学分1子运动论.pptVIP

热学; 热学是研究与热现象有关的规律的科学。;宏观法与微观法相辅相成。;第17章 温度和气体动理论;热力学系统与外界 热力学研究的对象----热力学系统.; 宏观量与微观量; 平衡态：处于不变外界条件下的热学系统（系统与外界无质量和能量交换）经过很时间后达到一个确定的状态，在此状态下系统的宏观状态量如：P、T不随时间改变，称此状态为平衡态。平衡态在PV 图上用一点来表示。; 平衡态是一个理想化模型，我们主要研究平衡态的热学规律。;描述热力学系统在平衡态下的物理量:;17.2 温度的概念;温度测量;17.3 理想气体温标;;17.４ 理想气体状态方程;二、道尔顿分压定理;例１：如图所示，求容器最后的压力。;例2：求大气压强随高度h 变化的规律，设空气的温度不随高度变化。;h; 例3： 一体积为1.0×10-3 m3 的容器中， 含有4.0×10-5 kg的氦气和4.0×10-5 kg的 氢气，它们的温度为 300C，试求容器中混 合气体的压强。;=;17.5 理想气体微观模型;每个粒子服从力学规律，运用统计平均方法，求平 均效应，再与宏观测量相比较，从而解释现象;定义: 某一事件 i 发生的概率为 Pi Ni ---- 事件 i 发生的 次数 N ---- 各种事件发生的 总次数;[伽尔顿板实验];17.7 麦克斯韦速率分布律;速率分布函数：按统计假设分子速率通过碰撞不断改变，不好说正处于哪个速率的分子数多少，但用某一速率区间内分子数占总分子数的比例为多少的概念比较合适，这就是分子按速率的分布。;设总分子数N，速率区间 v ~ v+dv，该速率区间内分子数 dN;麦克斯韦速率分布函数;（1）、最概然速率 vp;f(v);二、 三个统计速率;（3）、方均根速率;（4）、一个统计规律;例：下列各式的物理意义;例：计算速率在;;例：试由麦克思韦速率分布求最概然能量，并与;例：求(1)速度大小在0与vp之间的气体分 子的平均速率;(2)速度大小比vp大的气体分子 的平均速率。;=;例：设N个粒子的系统的速率分布函数为：;=;例：导体中共有N个自由电子。电子气 中电子的最大速率vF叫费米速率。电子的速 率在 v→v+dv 的概率为:;1;=;17.8 麦克斯韦速率分布律的实验验证;φ;速率区间 百分数;麦克斯韦速度分布函数*;即，区间 v ~ v + dv ，分子数dNv;平均速度;*17.9 玻耳兹曼分布律;位于vx ~ vx+dvx ，vy ~ vy+dvy ， vz ~ vz+dvz ， 位置在区间 x ~ x+dx，y ~ y+dy，z ~z+dz的分子数为;位于体积元dxdydz的分子数密度为;微观状态：一气体分子处于速度区间 vx ~ vx+dvx ， vy ~ vy+dvy ，vz ~ vz+dvz ，位置区间 x ~ x+dx，y ~ y+dy，z ~z+dz，称该分子处于一种微观状态， dvx dvy dvz dxdydz 所限定的区域称为状态区间。; 一定质量的处于平衡态的某种理想气体。 把所有分子按速度分为若干组，在每一组内的分子速度大小, 方向都差不多。;dt 时间内传给 dA 的冲量为;? t =;引力;理想气体的缺陷：忽略了分子本身的体积； 忽略了分子间的引力。;由于靠近器壁分子作用球的不对称而产生向内的引力，形成内压强，使器壁所受的压强减弱。;由;范德瓦尔斯等温线和真实气体等温线的比较;v;火车：被限制在一曲线上运动，自由度为1；;自由度数：;三原子 多原子 分子;能量按自由度均分原理：处于平衡态的气体;分子热运动的平均总动能;讨论： 1. 内能 是气体状态的单值函数理想气体：;例： 1mol氢气，在温度为270C时，它 的分子平动动能和转动动能各为多少？;例：已知某气体质量、温度、体积分别为M、T、V 容器一速度v匀速直线???动，若容器突然停止，定向 运动动能全部转化为分子热运动动能，平衡后，T、P 各增加多少？已知气体摩尔质量为;例：已知某容器储存有氧气， 求(1)、n；(2)、分子质量m；(3)、比重?； (4)、分子间平均距离；(5)分子平均平动动能。;17.14 气体分子的平均自由程和碰撞频率;平均碰撞频率 Z;设单位体积内的分子数为 n, dt时间内体积为 的分子将与A分子相碰，碰撞次数为;对空气分子 d ~ 3.5 ? 10 -10 m;三、 输运过程*;内摩擦;设，dS 的上层面上流体对下层面上流体的粘滞力为 df，反作用为 df ，这一对力满足牛顿第三定律。;微观上，这种粘滞力是动量传递的结果;上层 平均自