单原子分子.PPTVIP

温度的几种定标 德国科学家华伦海特发明；利用水 银.酒精制成的温度计。 三.温度的统计意义 1.宏观意义：冷热程度，是决定某一系统与另一系统处于热平衡的宏观标志。 2.微观意义：由状态方程可得 3经典理论的缺陷 ε——理论值与实验值的比较 单原子分子：吻合 双原子分子：不吻合 实验值：低温 10——100k 注意点： （1）自由度数的确定 （2）区分气体内能与分子的平均能量 （3）U=U（T）仅为温度的函数。 例题：某容器内装有氧气，m=1mol，P=1atm， t=27℃，求：ρ、n、 四.气体分子的能量分布率 讨论分子数与势能的关系。 当气体分子处在重力场或带电离子处在电场中，此时分子数的分布与势能有关，单位体积的分子数（n）不再均匀。 波尔兹曼提出： §3.气体分子的速率分布 讨论气体分子数随速率的分布情况 一.麦克斯韦速率分布定律 麦克斯韦提出：平衡态下，在v → v + dv内的分子数为一定值：dN = Nf（v）dv f（v）— 称为速率分布函数 2.分布函数的意义 3.速率分布曲线 （ f（v）— v 曲线） （1）曲线：v = 0 f（v）= 0 ，v = ∞ f（v）=0 见图： 曲线下面积的意义： 二.应用 1求分子平均速率(mean speed) §4.分子碰撞的统计分布 一.平均碰撞频率(collision frequency)： 单位时间内分子的平均碰撞次数。 导出思路： 假定：分子为刚性小球，直径为d； 分子热运动平均速率为 平均碰撞频率(collision frequency)： 一.热传导现象(heat conduction) T不一致时发生dQ的迁移 1.微观解释：接触层通过交换分子，使分子热运动动能发生迁移。 2.规律 温度梯度： 二.扩散现象(diffusion phenomena) ρ不一致时发生质量迁移 1.微观解释：接触层密度的区别，使进入双方的分子数不同，出现质量迁移。见图： 2.粘滞力 主要讨论常温情况 4.ε=5/2kT=1.035×10-20J 5. E = 5/2 RT = 6.23×103J Vp=?(最概然速率（most probable speed) vp T2 T1 2.求分子的方均根速率（） §5.气体的输运过程(transport phenomera)（P183） * * 一 研究对象 ——热运动的规律以及热运动对物体宏观性质的影响 二 研究方法 ——从物质的微观结构出发，认为物体的宏观性质是大量分子无规则运动的平均效果。用统计的方法研究物体的宏观性质是分子物理学的研究方法 。 第二章多粒子体系统计理论初步 §1.经典统计的概念 理想气体(ideal gas)微观模型： 1.分子间平均距离 〉〉分子直径 2.除碰撞外分子间相互作用力及重力可忽略，分子视为自由运动。 3.分子间、分子与器壁间为完全弹性碰撞。 1.强相互作用：短程力，它使原子核牢固的保持为一个整体，尽管质子间存在很大的排斥作用。 2.电磁力：长程力，它使原子核与电子能聚集在一起形成原子。 4.引力：长程力，在宇宙的构造和演化过程中起主要作引力用。 小常识：自然界中的四种基本相互作用 3.弱相互作用：短程力，引起粒子间的某些过程，例如中子和原子的放射性衰变，以及其它粒子的衰变。 宏观物体之间所能观测到的，只有电磁力与引力。我们已经认识到物质世界千变万化的现象，归根结底只通过这四种基本相互作用起作用。 类型 相对强度 作用距离（m） 强相互作用 弱相互作用 电磁相互作用 引力相互作用 1 10-13 10-2 10-38 10-15 10-18 长 长 实际气体在温度较高，压强较低时可视为理想气体对此类多粒子体系可引入以下概念。 一.宏观态与微观态 1.宏观态：仅仅取决于系统宏观性质而与系统内粒子状态分布无关的状态。描述系统宏观性质的量称为状态参量。 2.微观态：由系统内粒子状态分布决定的状态。一个宏观态可含有多个微观态。 3.平衡态： 在不受外界影响的条件下，物体的宏观性质 不随时间变化的状态——平衡态 ①不受外界影响，是指外界对系统不作功、不传热。 ②不随时间变化，是指物体的宏观性质不随时间改变。 二.统计的规律性和涨落现象 1.统计规律：对象 ： 多粒子体系，一个宏观态包含有大量的微观态，宏观态不是微观态简单的叠加，而是服从一种新的规律—统计规律。 伽耳顿板实验: 说明小球落入哪一个狭槽是偶然的，但大量