物理1气体分子动理论.pdfVIP

基 础 物 理 基础物理 • 考试大纲 （分值12分） 1 热学 气体状态参量平衡态理想气体状态方程理想气体的压力和温度的统计解释 能量按自由度均分原理理想气体内能平均碰撞次数和平均自由程麦克斯韦 速率分布律 功热量 内能热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用气 体的摩尔热容循环过程热机效率热力学第二定律及其统计意义可逆过程和 不可逆过程熵 2 波动学 机械波的产生和传播简谐波表达式波的能量驻波声速 超声波次声波多普勒效应 3 光学 相干光的获得杨氏双缝干涉光程薄膜干涉迈克尔干涉仪惠更斯-菲涅耳原 理单缝衍射光学仪器分辨本领x射线衍射 自然光和偏振光布儒斯特定律马 吕斯定律双折射现象偏振光的干涉人工双折射及应用 第一节 气体分子动理论 • 考试大纲 气体状态参量平衡态理想气体状态方程理想气 体的压力和温度的统计解释能量按自由度均分原 理理想气体内能平均碰撞次数和平均自由程麦 克斯韦速率分布律 第一节 气体分子动理论 • 一、基本概念 （一）平衡状态 平衡态：在没有外界影响的条件下，系统内各处宏观性 质（压强P、体积V 、温度T ）处处均匀且不再随时间变化 的那个状态称气体处在平衡态。热力学平衡态是一种动态 平衡，称之为热动平衡。 （二）平衡过程 当系统和外界有能量交换时，系统的状态就会发生变化。 系统从一个平衡态到另一个平衡态的变化过程，称为状态 变化过程，简称过程。如果系统状态变化所经历的所有中 间状态都无限接近平衡状态，这个过程称为准静态过程 （或平衡过程）。 第一节 气体分子动理论 （三）状态参量 用来描述气体处在平衡态时的宏观状态（压强、体积、温 度等）的物理量。状态量（如P、V 、T ）的函数称为状态函 数（如内能E、熵S等）。 压强P：作用于容器器壁单位面积上的压力 温度T ：是大量气体分子平均平动动能的量度，也是分子热运动剧烈程度 的量度 o 单位:开尔文（K），热力学温度T和摄氏温度t C的关系：T=t+273.15 体积V ：分子无规则热运动所能达到的空间 第一节 气体分子动理论 （四）气体分子的热运动及其基本特征 所有物质（包括气体）的分子都在永不停息的作无规则的 热运动，这种运动的剧烈程度随温度变化。大量分子呈现 一幅纷繁动乱的图景，但它们遵循一定的统计规律。 （五）理想气体的微观模型 1、分子本身的线度，可看作无体积大小的质点。 2、分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。 3、除碰撞外，分子之间以及分子与器壁之间无相互作用。 4 、统计性假设：沿各个方向运动的分子数相等，分子沿各 个方向的分量的各种平均值相等。 第一节 气体分子动理论 （六）气体分子的自由度（i） 自由度：描述物体位置所需的最少坐标数。 单原子分子：可看作质点，只有平动，i=3 刚性双原子分子：3个平动自由度，2个转动自由度，i=5 刚性三原子以上分子：3个平动自由度，3个转动自由度，室 温情况下绝大多数气体分子不考虑振动则总自由度为i=6 第一节 气体分子动理论 （七）理想气体的内能 气体分子热运动的动能（包括平动、转动和振动的动能） 和分子之间的相互作用势能的总和称为气体的内能。 理想气体的内能：系统内全部分子 （刚性分子）的动能之 和。 第一节 气体分子动理论 二、基本内容 • （一）理想气体状态方程 • （二）理想气体的压强公式 • （三）理想气体的温度公式（或能量公式） • （四）能量按自由度均分定理 • （五）麦克斯韦速率分布律 • （六）平均碰撞频率和平均自由程 第一节 气体分子动理论 （一）理想气体状态方程 1. 一定质量的理想气体从状态I （P1,V1,T1）变化到状态 II(P2,V2,T2)时，两状态的状态参量之间的关系为： P V P V