气体动理论课件.pptVIP

第1页，共32页，星期日，2025年，2月5日玻耳兹曼气体动理论第十一章麦克斯韦第2页，共32页，星期日，2025年，2月5日§11.1气体动理论的基本概念本节从物质的微观结构出发,阐明分子动理论的基本原理（基本假设）一、宏观物体由大量分子组成，分子之间有间隔二、物体内的分子在永不停息地作无规则运动常见的固体、液体、气体等宏观物体由大量分子组成。实验证明，1mol任何物质的分子数均为阿伏伽德罗常数实验还证明,物质的分子之间有间隔。气体、液体、固体的扩散表明分子在不断地运动。布朗运动是分子无规则运动的表现。第3页，共32页，星期日，2025年，2月5日三、分子之间存在相互作用力分子之间存在相互作用力称为分子力。分子力的大小决定物质是固态、液态或气态。四、微观量宏观量统计规律热力学系统（热力学和统计物理研究的对象）：大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观物体。外界：热力学系统以外的物体。按系统与外界交换特点对热力学系统分类：第4页，共32页，星期日，2025年，2月5日物质的热运动，虽然个别分子的运动是无规则的，即任一时刻它在什么位置、以什么速率朝什么方向运动完全是偶然的，随机的。但就大量分子的集体表现来看，却存在着一定的统计规律。以一枚一元硬币的多次投掷结果和大量一元硬币一次投掷结果来说明什么是统计规律。1、统计规律孤立系统：与外界既无能量又无物质交换封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换开放系统：与外界既有能量交换又有物质交换第5页，共32页，星期日，2025年，2月5日2.微观量描述系统内个别分子特征的物理量。如分子的质量、直径、速度、动量、能量等。3、宏观量表征系统内大量分子集体特征的物理量。如压强、温度、体积、内能等。统计物理学认为：热力学系统微观量与宏观量有一定的内在联系。描写系统处在确定状态时整体性质的宏观量可以用系统内所有分子的微观量的统计平均值来表示。研究气体热力学系统的统计物理学理论称为气体分子动理论。第6页，共32页，星期日，2025年，2月5日§11.2平衡态理想气体物态方程一、平衡态按系统所处状态对系统分类：平衡态系统非平衡态系统平衡态:在无外界的影响下，不论系统初始状态如何，经过足够长的时间后，系统的宏观性质不随时间改变的稳定状态。平衡条件:(1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换，(2)系统的宏观性质不随时间改变。第7页，共32页，星期日，2025年，2月5日非平衡态:不具备两个平衡条件之一的系统。假想箱子分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。例如：粒子数平衡态是一种理想状态处在平衡态的大量分子仍在作无规则的热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度、动量和能量等经常在变，但是系统的宏观物理量不随时间改变。平衡态是一种热动平衡说明：第8页，共32页，星期日，2025年，2月5日二、状态参量——宏观量平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。对气体来说，如压强p、体积V、温度T等。（1）压强p气体容器表面单位面积上所受的正压力SI制单位：帕斯卡，简称帕(Pa)，1Pa=1N/m2其它单位：标准大气压(atm)，毫米汞高(mmHg)单位换算：1atm=1.013?105Pa=760mmHg（2）体积V气体分子所能到达的空间体积。单位：m3第9页，共32页，星期日，2025年，2月5日（3）温度表征物体的冷热程度的物理量A、B两体系互不影响各自达到平衡态AB绝热板初态一般来说，气体的体积就等于盛气体的容器的容积。注意：气体的体积与所有气体分子体积的总和是两个不同的概念。AB导热板末态A、B两体系达到共同的热平衡状态第10页，共32页，星期日，2025年，2月5日ABC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t：热力学温标T：单位：摄氏度，记为?C单位：开（尔文），记为K换算关系：第11页，共32页，星期日，2025年，2月5日三、理想气体物态方程理想气体物态方程：当理想气体系统处于平衡态时，各个状态参