第六章-分子运动.pptVIP

大量分子的速率平方平均值的方根。 （2）方均根速率 * 本章导学 1、什么是平衡态？ 2、气体有哪些状态参量？其单位分别是什么？ 3、理想气体的状态方程有哪些表示方法？ 4、气体分子热运动符合什么统计规律？ 5、为什么理想气体可看作是由大量的、自由的、不断做无规则运动的弹性质点组成？ 6、理想气体的压强公式是如何导出的？ 7、理想气体的压强和温度的统计意义是什么？ 8、什么是自由度？理想气体分子的自由度是如何确定的？ 9、什么是能量按自由度均分定理？ 10、理想气体的能量与自由度之间有什么关系？ 11、分子的平均碰撞频率公式是如何得到的？（说明处理此问题的方法） 12、分子的平均自由程与平均碰撞频率之间有什么关系？ 绪 论： 第 二 篇 热 学 热学是研究有关热现象的理论，研究物体的热运动形态、规律以及热运动与其它运动形式之间的转化规律的学科。 凡是与物质的热运动或温度有关的 物质特性和状态的变化，统称为热现象。 一、热学的研究对象 二、热运动的特点 （1）微观粒子的运动永不停息、无规则，每个粒子的运动过程具有极大的偶然性—无序性。 （2）对大量粒子的整体而言，运动又表现出必然的、确定的规律——统计规律。 三、热学的研究方法 （1）统计物理学：从物质的微观结构出发，依据每个粒子所遵循的力学规律，用统计的方法（对大量微观粒子）去研究宏观物体的热现象，以揭示微观粒子运动与宏观热现象之间的内在联系。 （2）热力学：直接从实验及观察总结宏观热现象所遵循的某些最普遍的规律为基础，用严密的推理方法去研究宏观物体的热运动的规律。 统计物理学 经典统计力学 量子统计力学 气体分子运动论 统计力学 第六章 气体分子运动论 §6.1 理想气体状态方程 一、 热力学系统 平衡态 状态参量 1. 热力学系统：在热学中所研究的由大量分子、原子组成的物体或物体系。 2. 平衡态：在不受外界影响或外界条件一定时，系统内处处均匀，其宏观性质不随时间改变的状态。 (2) 平衡态下系统内的分子仍在不停地作无规则运动，只不过大量分子运动的平均效果不随时间改变，因此也叫 热动平衡状态。 3. 状态参量：为描述系统平衡态所具有的特性而引入的参量，如力学参量P、几何参量V、以及温度 T等。 (1) 平衡态是一个理想的概念，它是在一定条件下， 对实际情况的概括和抽象。 二、理想气体状态方程 1. 理想气体的概念: 是实际气体在一定条件下的近似。 实际气体在密度不太高、压强不太大、温度不 太低的实验范围内，且遵守玻意耳定律、盖吕萨克定律和查理定律这三条定律的气体。 2. 理想气体状态方程: R=8.31J/mol·K = 0.082atm·l/mol·K 适用条件: 理想气体处于平衡态。 §6.2 理想气体压强公式的推导 一、理想气体的微观模型 (1) 气体分子本身的线度（10-10m）比起分子间的平均距离来说可以忽略不计——可视为质点。 自由地、无规则运动着的弹性质点的集合 (2) 除碰撞瞬间外，分子之间及分子与器壁之间的相互作用极其微小，其运动可认为是自由的。 (3) 气体分子的运动服从经典力学的规律，在碰撞中，每个分子都可看作完全弹性的小球。 (4) 分子遵从经典力学规律 二、气体压力产生的微观解释 对容器内气体的整体而言 ，每一时刻都有大量分子与器壁发生碰撞，宏观上表现出器壁受到一个恒定的、持续的压力。 三、压强公式的推导: 设在一长方形容器内，有N个同类气体分子，每个分子质量均为 m。 1）速度为 的一个分子与器 壁A1面碰撞时给予器壁的冲量 A1面沿 -X方向给分子的冲量等于分子动量的改变， 该分子一次碰撞给予器壁A1面的冲量为 2）单位时间内该分子给予A1面的总冲量 该分子沿 X 方向与A1面 连续碰撞相隔的时间为 单位时间内该分子与A1面 碰撞的次数为 单位时间内该分子给 A1 面的总冲量，即对 A1面的作用力为 气体的压强为： 3）单位时间内容器内的所有分子施予A1面的总冲量——平均作用力为 其中n为单位体积内的分子数——分子数密度。 根据统计假设，平衡态下应有： 引入分子平均平动动能： 理想气体压强公式 表示了宏观量P 与统计平均值 n、平均平动动能 之间的关系，典型地显示了宏观量和微观量的关系，表明了气体压强具有统计意义，是描述大量气体分子整体行为的一个物理量。 §6. 3 理想气体的温度公式 一、温度的