高中物理奥林匹克竞赛专题---气体动理论(共58张PPT).pptVIP

用测微光度计测定薄玻璃板上 各处分子的沉积厚度。 分子的沉积厚度 随S的变化关系 实验结果：符合麦克斯韦速率分布率。 分子数与速率 的关系 实验中,圆筒转动约十几小时; 8.6 碰撞及输运过程 8.6.1 气体分子的碰撞与平均自由程 1.有关分子碰撞的几个统计量 ? (1)自由程—分子在连续的两次碰撞之间, 作惯性支配的自由运动所通过的路程。 ? — 自由程 (2)平均自由程(mean free path) —自由程的统计平均值 (3)平均碰撞频率(mean collision frequency)　　—每个分子在1秒内与其他分子的平均碰撞次数。 显然，平均碰撞频率 2. 平均碰撞频率与平均速率的关系 设理想气体，在平衡态下，并假定： （1）只有一种分子； （2）分子可视作直径为d 的刚球； （3）被考虑的分子以平均相对速率 运动， 其余的分子静止。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2d d n 如图：分子A走的是一条折线。 一秒钟内Ａ与多少个分子碰撞? 以球心的轨迹为轴，以分子直径d 为半径、作长度为 的曲折圆柱筒。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2d d n 凡是球心在筒内的分子，都是在一秒钟内与分子A 碰撞的。 所以 第二步： 考虑到所有的分子都是在运动,碰撞夹角? 有各种可能（几乎从0 — 180?）， 认为 3.平均自由程与压强、温度的关系 当温度一定时，压强越小，平均自由程越大。 例. 空气 , t = 0oC, d ? 3.5?10-10m, 在不同压强时对应的平均自由程 ： P (pa) 1.01?105 133 1.33?10-2 1.33?10-4 (m) 7?10-8 5?10-5 5 50 求： 解： T = 273K、 p = 1atm O2，d ? 3.6×10-10m， 例：已知： * 由压强的定义: A A′ x0 y0 z0 x y z ----理想气体压强公式 定义分子平均平动动能： 压强公式又可表示为： 1.压强公式是一个统计规律； 2.压强是由于大量气体分子碰撞器壁产生的，它是对大量分子统计平均的结果。对单个分子无压强的概念。 说明： 宏观量 p 微观量的 统计平均值 压强公式 ∴压强只有统计意义 3.上述压强公式适用于任意形状的容器 4.无法用实验直接验证 将 p = nkT 代入压强公式得 1.表示宏观量温度T与微观量的统计平均值之间的关系----温度的统计意义。 2.温度是大量气体分子热运动剧烈程度的量度与气体种类无关----温度的微观实质。 8.2.2 理想气体的温度 3.分子的平均平动动能只与T有关，与气体性质无关,与整体定向运动速度无关。 称为方均根速率 5.成立条件：理想气体平衡态。 4.运动是绝对的,因而绝对零度不可能达到 例 . 在273K时： H2分子 O2分子 例题 一容器体积V=1m3,有N1=1×1025个氧分子， N2=4×1025氮分子，混合气体的压强p=2.76 ×105pa, 求分子的平均平动动能及混合气体的的温度。 解: 由压强公式 所以 =8.26 ×10-21J 又 混合气体的的温度： =400K 例题 两瓶不同种类的气体，温度、压强相同，但体积不同，则 相同。 (2)它们单位体积中的气体质量 不相同。 (3)它们单位体积中的分子平均平动动能的总和 (p=nkT) (?=mn) 相同。 (1)它们单位体积中的分子数 自由度－确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数，用i 表示 。 i = t =3 t ……平动自由度 8.3 能量均分原理 1.单原子分子（如He, Ne, Ar等 ） 　可视为质点,确定它在空间的位置需3个独立坐标，故有3个自由度，称为平动自由度。 8.3.1 自由度 r = 2 （ ?， ? ） r …… 转动自由度， 总自由度：i=t+r=5 2. 刚性双原子分子（如 O2 ，H2 ，CO ） 两原子之间成细杆哑铃似的结构, C ? 确定质心C, 需知要3个平动自由度， t =3 （x，y，z） 确定轴的取向，需要2个转动自由度（ ? ， ? ）； 0 z x y 轴 ? C (x, y, z) ? ? γ ? l r = 3 （ ? ， ? ，? ） t =3 （质心坐标 x，y，z） i = t + r＝６ 总自由度： 3. 刚性多原子分子(可看作刚体) 质心, 要3个平动自由度； 确定过质心的轴的方位需２个转动自由度（ ? ， ? ）； 确定分子绕轴转动需要１个转动自由度? ； ? ? ? x z y ? ?