气体动理论基础教程教案.pptVIP

什么是统计规律性(statistical regularity) 大量偶然性从整体上所体现出来的必然性。 例. 扔硬币  统计规律有以下特点: （1）只对大量偶然的事件才有意义。 （2）它是不同于个体规律的整体规律。 1、分子可以看作质点 本身的大小比起它们之间的平均距离可忽略不计。 一、理想气体的分子模型 弹性的遵从经典力学规律而自由运动的质点 2、分子的运动遵从经典力学规律。 3、分子速度按方向的分布是均匀的。 二、分子集体的统计性假设 平衡态下： 对热力学系统的描述： 1. 宏观量——状态参量 平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。 如温度 T、压强 p、体积 V等。 理想气体状态方程 2. 微观量 描述系统内个别微观粒子特征的物理量。 如分子的质量、 直径、速度、动量、能量 等。 微观量与宏观量有一定的内在联系。 8-1 理想气体的压强公式 一、压强的产生 密集雨点对雨伞的冲击力 大量气体分子对器壁持续不断的碰撞产生压力 单个分子碰撞器壁的作用力是不连续的、偶然的、不均匀的。从总的效果上来看，一个持续的平均作用力。 气体对器壁的压强是大量分子对容器不断碰撞的统计平均 每个分子对器壁dA的作用 所有分子对器壁dA的作用 理想气体的压强公式 二、步骤 三．推导理想气体的压强公式 分子总数N 按速度区间分为若干组 1.确定研究对象 （碰撞是完全弹性的） 分子受到的冲量： 2.求每个分子对器壁的作用 根据动量定理： 根据牛顿第三定律： 3.所有分子对器壁dA的作用 dt时间内能碰到dA上的分子数为： 这些分子在dt时间内对dA总的冲量： 所有分子对器壁的总冲量： 4.理想气体的压强公式 平衡态下 分子的平均平动动能 温度的宏观定义： 表征物体的冷热程度 A、B 两体系互不影响 各自达到平衡态 A、B 两体系达到共同的热平衡状态 若 A 和 B、B 和 C 分别热平衡，则 A 和 C 一定热平衡。 （热力学第零定律） 处在相互热平衡状态的多个系统拥有某一共同的宏观物理性质 ——温度 温标：温度的数值表示方法。 摄氏温标、热力学温标 一、温度的统计解释 温度是气体分子平均平动动能大小的量度 8-3 温度的统计解释 分子的平均平动动能 例8.1 求 时氢分子和氧分子的平均平动动能 (1) 温度是描述热力学系统平衡态的一个物理量。 （热运动与宏观运动的区别） 二、气体分子的方均根速率 气体分子的方均根速率与气体的热力学温度的平方根成正比，与气体的摩尔质量的平方根成反比。 例8.1 求 时氢分子和氧分子的方均根速率 总结 例:（1）在一个具有活塞的容器中盛有一定的气体。如果压缩气体并对它加热，使它的温度从270C升到1770C，体积减少一半，求气体压强变化多少？ （2）这时气体分子的平均平动动能变化多少？ 解： 一、自由度 确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目。 以刚性分子（分子内原子间距离保持不变）为例 8-4 能量均分定理 理想气体的内能 能量按自由度均分定理 如果气体分子有i个自由度，则分子的平均动能为 能量均分定理 平均 平动动能 平均 转动动能 双原子 多原子 平均 总动能 单原子 习题8.1 一篮球充气后，其中有氮气8.5g，温度为17 ， p248 在空气中以65km/h做高速飞行。 求：一个氮分子（设为刚性分子）的热运动平均平动动能、平均转动动能和平均总动能。 求：球内氮气的轨道动能 二、理想气体的内能 分子间相互作用可以忽略不计 理想气体的内能=所有分子的热运动动能之总和 N个理想气体分子的内能为： 习题8.1 一篮球充气后，其中有氮气8.5g，温度为17 ， p248 在空气中以65km/h做高速飞行。 求：球内氮气的内能 习题8.3 一个能量为 的宇宙射线粒子射入氖管中，氖管中含有氖气0.01mol，如果宇宙射线粒子的能量全部被氖分子所吸收而变为热运动能量，氖气温度能升高几度？ p248 8-4麦克斯韦分子速率分布定律 平衡态下，理想气体分子速度分布是有规律的，这个规律叫麦克斯韦速度分布律。若不考虑分子速度的方向，则叫麦克斯韦速率分布律。 一、麦克斯韦分子速率分布函数 1.麦克斯韦速率分布函数 2.麦克斯韦速率分布曲线 f(v) v V(m.s-1) 区域