大学物理--分子物理解答.ppt

（2）理想气体的温标 a. 气体温度计测量结果随测温物质稀薄而变化 实验表明：测温泡中中气体稀薄程度不同，Ptr不同，用来测同一对象所得结果之间存在微小差异。当Ptr→0时，T→确定的值 b. 不同的气体温度计对同一对象的测量 实验表明：气体温标相同的规律：无论用什么气体，无论是定容还是定压温标，当所建温标在P→0都趋于一共同的极限值。 (1) 开尔文在热力学第二定律的基础上建立了热力学温标，它完全不依赖于测温物质及测温属性，即完全不依赖于经验温标的范畴，是理想化的理论温标。 (2) 热力学温标是基本温标 (3) 热力学温度T 1K的定义：1K就是等于水的三相点的热力学温度的1/273.16。 5. 三种统计速率 v v p 可用求极值的方法求得。 m: 一个分子的质量 k=1.38?10-23（SI） ? : 一摩尔分子的质量 （1）最可几速率v p N0=6.022?1023 R=8.31（SI） （对应麦克斯韦速率分布） （2）平均速率 v v1 v2 一段速率区间v1~v2的平均速率 与区间v1-v2的选择有关。 0~?整个速率区间的平均速率 麦克斯韦分布函数 归一化条件 （3）方均根速率 v 一段速率区间v1~v2的方均速率 0~ ? 整个速率区间的方均速率 v p 麦克斯韦分布函数 例题：已知系统的分子数N， 速率分布函数 求：（1）a=？ v v0 2v0 a （2）速率在1.5v0~2v0之间的分子数； （3）速率在0~v0之间分子的平均速率； （4）平均速率。 非麦克斯韦速率分布函数 解 （1）根据归一化条件 曲线下面积 （2）dv 区间的分子数为dN，则1.5v0~2v0之间的分子数 （4）平均速率。 （3）速率在0~v0之间分子的平均速率 (1) 实验装置 O——蒸汽源 S ——分子束射出方向孔 R ——长为 l 、刻有螺旋形细槽的铝钢滚筒 D ——检测器，测定通过细槽的分子射线强度 (2) 实验原理 当圆盘以角速度ω转动时，每转动一周，分子射线通过圆盘一次，由于分子的速率不一样，分子通过圆盘的时间不一样，只有速率满足下式的分子才能通过S达到D 6. 麦克斯韦速率分布律实验验证 实验装置 测定气体分子速率分布的实验装置 金属蒸气 显示屏 狭缝 接抽气泵 (3)实验结果 分子数在总分子数中所占的比率与速率和速率间隔的大小有关； 速率特别大和特别小的分子数的比率非常小； 在某一速率附近的分子数的比率最大； 改变气体的种类或气体的温度时，上述分布情况有所差别，但都具有上述特点。 麦克斯韦速率分布律 适用于无外力场时气体速率分布 此时气体分布均匀 有外力场（重力场，电场，磁场）分子按能量分布 满足玻耳兹曼能量分布律： 有外力场则存在势能 考虑按能量分布既要考虑动能又要考虑势能 玻耳兹曼导出： 速率区间 坐标区间 分子数为： 二、玻耳兹曼能量分布律 能量大分子数少，能量小分子数多 优先占据低能态 只考虑按位置分布，对所有可能速度积分 在区间： 分子数： * 热学 分子物理学 热 力 学 研究物质热现象及热运动规律 从物质的微观结构出发，用统计规律建立宏观量与微观量的联系，从而揭示热本质 从物质的宏观状态出发，以能量转换 与守恒的方法来研究热运动过程的规律 热力学所研究的物质宏观性质只有经过分子物理学的分析、才能了解其本质 分子物理学的理论，只有经过热力学的研究才能得到验证 分子物理学和 热 力 学相 互 联 系相 互 补 充 （宏观理论） （微观理论） 1. 热力学第零定律 第七部分 分子物理学基础 一、理想气体温标 如果两个热力学系统中每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此之见必定处于热平衡。 2. 温度的定义 把用来表征互为热平衡的所有系统的共性物理量定义为温度。 ①温度是决定一个系统是否与其他系统处于热平衡的宏观性质， ②温度反映了系统本身内部热运动状态的特征，反映了组成系统的大量分子的无规则运动的剧烈程度。 ③一切互为热平衡的物体都具有相同的温度，这是用温度计测量温度的依据 ④热力学第零定律是建立温度概念的实际基础。 4．温标： 温度的数值表示法 温标不是作为一件实物的温度计，也不是温度计的刻度，温标是一套用来标定温度数值的规则。 经验温标、理论温标和实用温标。 5．理想气体温标 （1）定容气体温度计（气体的V不变，P随T改变） 定压气体温度计（气体的P不变，