§1.6理想气体微观描述的初级理论详解.ppt

热 学 理想气体微观模型 §1.6理想气体微观描述的初级理论 洛喜密特常量的数量级之大,可作如此形象化说明： 一个人每次呼吸量约为4×10-4m3,有4×10-4×2.7×1025 个分子,约1022 个分子,而地球上全部大气约有1044个分 子（可从习题2.6.3中估计出）.故一个分子与人体一次 呼吸量的关系恰如一次呼吸量中的分子总数与整个地球 大气分子总数之间的关系. 3.氮分子半径 由于液体中分子是相互接触,若认为液氮是由球形氮分子紧密堆积而成,且不考虑分子间空隙,则每个氮分子的体积为(4/3)?r3,其中r是氮分子半径. 若液氮分子数密度为n, 则1/n 就为每个氮分子平均分摊到的空间体积。即1/n=(4/3)?r3,从而有 已知液氮（温度为77K,压强为0.10Mpa）的密度为? =0.8×103kg/m3,氮的摩尔质量Mm=28×10-3kg.设每个氮分子质量为m,则Mm=NAm,? = nm,从而得: 带入r中得: (1)比较分子之间平均距离和分子直径 ◆气体的各向同性与分子混沌性： 热 学 分子碰壁数 §1.6.2 单位时间内碰在单位面积器壁上平均分子数 气体分子热运动特点:微观上,每个气体分子随时都与容器器壁发生频繁碰撞,且在何时何地碰撞都是随机的;宏观上,处于平衡态下大数分子组成的系统却遵循一定的统计规律性. ???? 我们把处于平衡态下的理想气体在单位时间内碰撞在单位面积上的平均分子数称为气体分子碰撞频率或气体分子碰壁数,以? 表示.显然,在气体状态一定时,其? 应恒定不变. 热 学 理想气体压强公式 §1.6.3理想气体压强公式 压强的单位换算* (1)上节中曾假定,长方体容器的单位体积中均各有n/6个分子以平均速率向?x,?y,?z六个方向运动,因而在△t时间内垂直碰撞在y-z平面的△A面积器壁上的分子数为以△A为底,以 为高的柱体内所有向△A运动的分子，这些分子的分子数为: 为每个气体分子的平均平动动能(其中下标t表示平动）,即: 二.理想气体物态方程的另一形式 ?(2)必须说明,在推导理想气体压强公式时,认为气体压强是大数分子碰撞在单位面积器壁上的平均冲击力.实际上气体压强不仅存在于器壁,也存在于气体内部,对于理想气体,这两种压强的表达式完全相同.将气压计引入气体内部并不能测定气体内部的压强,因为气压计本身就是一个器壁.气体内部压强由气体性质决定,它与气压计是否引入无关(思考题1.17). 热 学 温度的微观意义 * * 主讲：孔红艳 陕西师范大学物理学与信息技术学院 1.洛喜密脱常量—标准状况下,1m3理想气体中的分子数, 以n0表示。 标准状况下1mol气体占有22.41,则: §1.6.1理想气体微观模型 要从微观上讨论理想气体,先应知道其微观结构,下面我们就为理想气体设置微观模型. * 实验证实对理想气体可作如下三条基本假定: 一.分子线度比分子间距小得多,可忽略不计. 估计几个数量级： ?? 2.标准状况下气体分子间平均距离 因为每个分子平均分配到的自由活动体积为1 / n0 ,故: 说明: 例如在前面估计氮分子半径时,假设液氮中氮分子之间没有间隙）,看起来这些假设似乎太粗糙,但这种近似不会改变数量级的大小,因为人们最关心的常常不是前面的系数,而是10的指数,故作这种近似假设完全允许. (2)在作数量级估计时一般都允许作一些近似假设 标准状况下理想气体的两邻近分子间平均距离约是分子直径的10倍左右.另外,因固体及液体中分子都是相互接触靠在一起,也可估计到固体或液体变为气体时体积都将扩大103数量级. 二.除碰撞一瞬间外,分子间互作用力忽略不计.分子两次碰撞之间作自由匀速直线运动. 分子间的引力作用半径约是分子直径的两倍左右,以后将指出,常温常压下,理想气体分子两次碰撞间平均走过的路程是分子大小的200倍左右.由此可估计到分子在两次碰撞之间的运动过程中基本上不受其他分子作用，因而可忽略碰撞以外的一切分子间作用力. 三.处于平衡态的理想气体,分子之间及分子与器壁间的碰撞是完全弹性碰撞.气体分子动能不因碰撞而损失,在碰撞中动量守恒、动能守恒。 以上就是理想气体微观模型的基本假定,热学的微观理论对理想气体性质的所有讨论都是建立在上