大学物理chap06气体分子运动论剖析.ppt

学习内容 1) 热学； (8) 2) 振动和波; (14) 3) 光学； (16) 4) 量子理论; (18) Ludwig Eduard Boltzmann (1844–1906) Augustin-Jean Fresnel (1788–1827) Max Karl Ernst Ludwig Planck (1858 – 1947) 每周一交作业; 公用Email: physicspub@ 密码：123456 myEmail: lihuarong2002@ n: 单位体积内分子数. 作业 练习24 作业 练习26 统计学中的几个概念 1) 概率: i）离散量 　ii）连续分布量：　 2) 概率密度: 3) 统计平均值 作业 练习25 二、能量均分定理 气体分子沿 x,y,z 三个方向运动的平均平动动能完全相等，可以认为分子的平均平动动能 均匀分配在每个平动自由度上。 平衡态下，不论何种运动，相应于每一个可能自由度的平均动能都是 能量按自由度均分定理 如果气体分子有i个自由度，则分子的平均动能为 三、理想气体的内能 分子间相互作用可以忽略不计 分子间相互作用的势能=0 理想气体的内能=所有分子的热运动动能之总和 1mol理想气体的内能为 一定质量理想气体的内能为 温度改变，内能改变量为 例 就质量而言，空气是由76%的N2，23%的O2和1%的Ar(单原子分子)三种气体组成，它们的分子量分别为28、32、40。空气的摩尔质量为28.9?10-3kg，试计算1mol空气在标准状态下的内能。 解： 在空气中 N2质量 摩尔数 O2质量 摩尔数 Ar质量 摩尔数 1mol空气在标准状态下的内能 平衡态下，理想气体分子速度分布是有规律的，这个规律叫麦克斯韦速度分布律。若不考虑分子速度的方向，则叫麦克斯韦速率分布律。 一、气体分子的速率分布 分布函数 研究气体分子的速率分布 把速率分成若干相等区间 求气体在平衡态下分布在各区间内的分子数 各区间的分子数占气体分子总数的百分比 分布表 分布曲线 分布函数 §6-5 麦克斯韦分子速率分布定律 面积大小代表速率v附近dv区间内的分子数占总分子数的比率 麦克斯韦速率分布曲线 f(v) f(vp) v vp v v+dv v1 v2 dN N 面积= 出现在v~v+dv区间内的概率 分子出现在v1~v2区间内的概率 曲线下的总面积恒等于1 二、麦克斯韦速率分布规律 理想气体处于平衡态且无外力场 一个分子处于v~v+dv区间内的概率 测定分子速率分布的实验装置 圆筒不转，分子束的分子都射在P处 圆筒转动，分子束的速率不同的分子将射在不同位置 * 热学研究物质热现象的性质和变化规律. 包括分子运动学、热力学两大部分。 第六章 气体动理论基础 §6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程 §6-2 理想气体压强公式 §6-3 温度的统计解释 （分子运动学中关于理想气体分子在平衡状态下的统计规律） §6-4 能量均分定理 理想气体的内能 §6-5 麦克斯韦分子速率分布定律 §6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程 一、平衡态 热力学系统（热力学研究的对象）： 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。 系统分类（按系统与外界交换特点）： 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 系统分类（按系统所处状态）： 平衡态系统 非平衡态系统 热平衡态: 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。 非平衡态: 不具备两个平衡条件之一的系统。 箱子假想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 说明： 平衡态是一种理想状态 处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞， 每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间 改变。 平衡态是一种热动平衡 对热力学系统的描述： 1. 宏观量——状态参量 平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。 如 压强 p、体积 V、温度 T 等。 2. 微观量 描述系统内个别微观粒子特征的物理量。 如分子的质量、 直径、速度、动量、能量 等。 微观量与宏观量有一定的内在联系。 二、温度 表征物体的冷热程度 A、B 两体