C04气体动理论.ppt

4.1 气体动理论的基本概念 分子热运动的基本特征 2平衡态和平衡过程 4.1.4 理想气体物态方程 4.1.5 分子集体的统计性假设 Example-P5-8-2 4.2 理想气体的压强和温度 4.2.1 理想气体的压强的统计意义 4.2.2 理想气体的温度的统计意义 分子的方均根速率 Example-P13-8-3 Example-P14-8-4 思考题1 例题 4.3 能量按自由度均分定理 4.3.2 能量按自由度均分定理 4.3.3 理想气体的内能 Example8-5 例 例 4.4 麦克斯韦速率分布 4.4.1 速率分布函数 4.4.2 麦克斯韦速率分布 速率分布函数 麦克斯韦气体速率分布定律 4.4.3 气体分子速率的三种统计平均值 Quick Quiz 8.1 Example-P23-8-5 玻耳兹曼分布律 重力场中粒子按高度得分 重力场中粒子按高度分布 4.5气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 例 4.6 输运过程 4.6.1 扩散现象 扩散系数 4.6.2 气体的热传导现象 热传导系数 §真实气体 范德瓦尔斯方程 二、范德瓦尔斯方程 2. Experiment evidence of Maxwell speed distribution 1 Stern experiment 1920 德裔美国物理学家，1943年荣获诺贝尔奖，最早测定分子速率。 2 Zartman-Ko experiment 1934 实验分析方法：铋蒸汽成 带状分布，取等宽窄带， 则每一窄带的厚度比表 示相应速率区间的分子数比。 l 滚筒不转 滚筒转动 Bi 分子沉积的位置 P P’与 v 有关 P’ v +∞ v P O S1 S2 S3 G ω P’ P 检测离子流强度，确定v分布。 273K时空气分子的速率分布 20.5 15.1 9.2 7.7 400～500 500～600 600～700 700以上 1.4 8.1 16.7 21.5 100以下 100～200 200～300 300～400 % 速率区间/m·s-1 % 速率区间/m·s-1 由表中数据可见，低速和高速的分子所占的比例较少，而具中等速率的分子所占的比例较大，呈现出一定的统计规律性。 分布？ 学生人数按年龄的分布 10% 40% 30% 20% 人数比率按 年龄的分布 1000 4000 3000 2000 人数按年龄 的分布 21~22 19 ~20 17 ~ 18 15 ~16 年龄 ΔNi/N ΔNi vi ～ vi +Δv … … … … … … ΔN2/N ΔN1/N 分子数比率按速率的分布 ΔN2 ΔN1 分子数按速率 的分布 v2 ～ v3 v1 ～ v2 速率 气体分子按速率的分布 分子速率分布图 ：分子总数 为速率在 区间的分子数. 表示速率在 区间的分子数占总数的百分比 . 把速率分成大小 相等的区间 , — 总分子数 — 速率在 区间内的分子数 — 速率在 区间内的分子数占总分子数的百分比 附近 — 分子速率出现在 附近单位速率区间内的概率 海南大学 海 纳 百 川 大 道 致 远 第八章 气体动理论 § 8-3 气体动理论压强公式 不仅与 有关, 而且与 有关! 与 有关, 与 无关! 速率分 布函数 — 速率 附近 区间内的分子数 分布函数 表示速率在 区间的分子数占总分子数的百分比 . 归一化条件 表示在温度为 的平衡状态下，速率在 附近单位速率区间 的分子数占总数的百分比 . 物理意义 海南大学 海 纳 百 川 大 道 致 远 第八章 气体动理论 § 8-6 麦克斯韦速率分布 速率位于 内分子数 速率位于 区间的分子数 速率位于 区间的分子数占总数的百分比 麦氏分布函数 反映理想气体在热动 平衡条件下，各速率区间 分子数占总分子数的百分 比的规律 . 1）最概然速率 根据分布函数求得 气体在一定温度下分布在最概然速率 附近单位速率间隔内的相对分子数最多 . 物理意义 2）平均速率 3）方均根速率 同一温度下不同气体的速率分布 N2 分子在不同温度下的速率分布 工s08-麦氏速率曲线-T 动画：麦氏速率曲线 工s08-麦克斯韦速率分布曲线 麦克斯韦速率分布中最概然速率 的概念 下面哪种表述正确？ （A） 是气体分子中大部分分子所具有的速率. （B） 是速率最大的速度值. （C） 是麦克斯韦速率分布函数的最大值. （D） 速率大小与最概然速率相近的气体分子的比 率最大. f v 是速率分布函数，下列各式所表示的物理意义是什么？ 问题 例题