程守洙《普通物理学》第六版第五章.ppt.pptVIP

二、能量均分定理 分子的平均平动动能： 分子的平均平动动能 3kT/2 是均匀地分配在每个平动自由度上的, 每个平动自由度都具有相同的平均动能 kT/2 . 推广到分子的转动和振动上，得到能量按自由度均分的统计规律——能量均分定理： 在温度为 T 的平衡态下，物质分子的每一个自由度都具有相同的平均动能，其大小都等于kT/2。 分子平均动能： 单原子分子的平均动能： 多原子分子的平均动能： 双原子分子的平均动能： 具体来看：1、不考虑振动(对刚性分子)： ( i ：刚性分子的自由度) t ： 平动自由度， r ：转动自由度 分子平均总能量（包括动能和势能）： s ： 振动自由度 若分子 2、考虑振动 由振动的规律我们知道，振动过程中动能与势能的平均值相等，所以，有多少振动动能，就有东少振动势能。 分子平均动能 振动动能 振动势能 三、理想气体的内能 气体的内能： 气体中所有分子的热运动动能和分子间相互作用势能的总和。 理想气体内能： 气体中所有分子的平均动能的总和。 1mol 理想气体的内能：（只考虑刚性分子） 质量为m，摩尔质量为M的理想气体内能： 一定量的理想气体，其内能只是温度的单值函数。 知识回顾 上节课我们得到了分子速率的一个统计平均值， 方均根速率 但当气体处于平衡状态下，并非所有分子都按 方均根速率运动，他们运动速率各不相同但是 大量分子整体来看，速率分布遵从一定规律 引题： *一、分子速率的实验测定 令圆盘先后以各种不同的角速度转动，用光度学的方法测量各次在胶片P上所沉积的金属层的厚度，可以比较分布在不同速率间隔内分子数的相对比值。 高真空 §5-5 麦克斯韦速率分布律 二、速率分布函数 分子速率分布函数： 物理意义： 分子速率在位于v附近单位速率区间内的分子数占总分子数的百分比(概率密度)。 （概率密度） 归一化条件 分子速率位于v~v+dv区间内的分子数占总分子数的百分比(概率)： 知识回顾 * §5-1 热运动的描述 理想气体模型和物态方程 §5-2 分子热运动和统计规律 §5-3 理想气体的压强和温度公式 §5-4 能量均分定理 理想气体的内能 §5-5 麦克斯韦速率分布律 §5-6 麦克斯韦–玻耳兹曼能量分布律 重力场中粒子按高度的分布 §5-7 分子碰撞和平均自由程 §5-8 气体的输运现象 §5-9 真实气体 范德瓦耳斯方程 第五章 气体动理论 一、状态参量的微观解释 1. 体积 V 气体分子所能到达的空间。 2. 压强 p 气体分子垂直作用于器壁单位面积上的 力，是大量气体分子与器壁碰撞的宏观 表现。 1atm =760 mmHg =1.01?105 Pa 为了描述物体的状态，常采用一些物理量来表示物体的有关特性，例如体积、温度、压强、密度等，称状态参量（state parameter）。 §5-1 热运动的描述 理想气体模型和物态方程 热力学温标(T：K)与摄氏温标(t：℃)： t /℃=T /K-273.16 3. 温度 T 反映物体冷热程度的物理量，其高低反 映内部分子热运动的剧烈程度。 二、平衡态 准静态过程 平衡态（equilibrium state）：在不受外界影响（即系统与外界没有物质和能量的交换）的条件下，无论初始状态如何，系统的宏观性质在经充分长时间后不再发生变化的状态。 从微观角度，存在热运动，又称为热动平衡状态（thermodynamical equilibrium state）。 气体处于热平衡、力学平衡与化学平衡。 一定质量的气体的平衡态可以用 一组状态参量（p、V、T） 表示。在P-V 图上是一个确定的坐标点。 当气体的外界条件改变时，气体从一个状态不断地变化到另一状态，如果状态变化过程进展得十分缓慢，使所经历的一系列中间状态，都无限接近平衡状态，这个过程就叫做准静态过程（quasi-static process）或平衡过程（equilibrium process）。在P-V 图上是一条连续的曲线。 三、理想气体状态方程 理想气体（ideal gas）：在任何情况下都严格遵守波意耳定律、盖吕萨克定律以及查理定律的气体。是实际气体在压强趋于零时的极限