chap2气体动理论气体的微观图象..ppt

第二章 气体动理论 §2.1 气体的微观图象 原子与分子 单位体积内的分子数称为分子数密度 分子数密度和分子线度 1摩尔任何物质所含有的分子数目相同，这个数称为阿伏加德罗常数 原子是化学反应中的最小粒子 分子是保持物质原有特性的最小单元 分子力： 分子间存在的相互作用力 分子间既有引力作用又有斥力作用 平衡位置 斥力起主要作用 引力起主要作用 R—分子有效作用半径 分子力是短程力！ 分子热运动：分子所作的无规则运动 理论估算，液体中悬浮物的限度为10-6~10-8m时才可以观察到布朗运动。 可见的布朗运动说明了不可见的液体分子在作杂乱无章的运动。 热现象的本质就是分子的热运动，热运动有多种模式，包括分子的平动、转动、以及组成分子的原子之间的振动。 分子间的相互作用力有使分子聚集在一起，并在空间形成某种有序排列的趋势，但分子热运动却力图破坏这种趋向，使分子尽量相互散开。 §2.2 理想气体的压强和温度 一、理想气体的分子模型和统计假设 1、分子本身尺寸比分子间距小得多而可忽略不计——质点 2、除碰撞一瞬间外，分子间互作用力可忽略不计。 分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动 3、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 在常温下，压强在数个大气压以下的气体，一般都能很好地满足理想气体方程。 4、分子的运动遵从经典力学的规律 ，重力势能忽略不计 理想气体的分子模型 理想气体的统计性假设： 2）分子各方向运动概率均等 三、理想气体压强公式 压强的实质：气体对器壁的压强是大量分子对容器不断碰撞的统计平均结果。 单个分子对器壁碰撞特性 : 偶然性 、不连续性. 大量分子对器壁碰撞的总效果 ： 恒定的、持续的力的作用 （类似雨伞受到雨滴的撞击）. 单个分子遵循力学规律 两次碰撞间隔时间 单位时间碰撞次数 单个分子单位时间施于器壁的冲量 单个分子单位时间施于器壁的冲量 大量分子总效应 压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 . 分子数越多，分子平均平动动能越大，压强越大。 压强的意义： 1.压强公式建立了宏观量P 和微观量 的关系。说明气体压强与气体单位体积内的分子数及分子平均平动动能成正比。 2.说明了压强的微观本质，即气体的压强表示的是大量气体分子在单位时间内施于器壁单位面积上的平均冲量. 3.压强是描述大量分子集体行为平均效果的统计物理量，对单个分子讲压强无意义。 n：分子数密度 阿伏伽德罗定律: 在相同压强和温度下，各种理想气体在相同的体积内所含分子数相等。 阿伏伽德罗定律 理想气体的温度 对比下列两公式： 绝对温度是分子热运动剧烈程度的度量 1.温度公式从分子运动论的角度给温度以定义，说明气体的温度只与分子的平均平动动能有关，是气体分子平均平动动能的量度。 2.粒子的平均热运动动能与粒子质量无关，而仅与温度有关 3.温度是大量分子热运动的集体表现，具有统计意义，对单个分子讲温度无意义。 ——统计平均的结果！ 例1 在一个具有活塞的容器中盛有一定的气体。如果压缩气体并对它加热，使它的温度从27℃升到177℃，体积减少一半，求气体压强变化多少？这时气体分子的平均平动动能变化多少？ 解： 二、道尔顿分压定律、分体积定律 设有多种相互不发生化学反应的气体在一容器中混合，达平衡态，则混合气体压强为 混合理想气体的总压强等于各组分气体的分压强之和； 混合理想气体的总体积等于各组分气体的分体积之和； （A）温度相同、压强相同。 （B）温度、压强都不同。 （C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强. （D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强. 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 例 理想气体体积为 V ，压强为 p ，温度为 T ,一个分子 的质量为 m ，k 为玻尔兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为： §2.3 实际气体物态方程 状态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系。 理想气体宏观定义：在压强不太高、温度不太低的实际气体都可视为理想气体，遵守三个实验定律的气体。 理想气体状态方程 玻—马定律 PV=常数 盖—吕萨克定律 V/T=常数 查理定律 P/T=常数 M为气体的质量， μ为气体的摩尔质量。 R＝8.31 J/(mol·K)为摩尔气体常量。 理想气体状态方程 实际气体状态方程 实际气体等温线 A点处CO2开始液化，此时气体称为饱和蒸汽 AB几乎是直线，说明一定温度下，饱和蒸汽压为定值 温度较高时，气体近似遵循理想气体状态方程 温度