大学热学第五讲课件.ppt

三 .理想气体分子的平均、方均根、最概然速率 (1) 平均速率 (2) 方均根速率 (3) 最概然速率 例 试求氮分子及氢分子在标准状况下的平均速率。 解:（1）氮分子平均速率 三 .理想气体分子的平均、方均根、最概然速率 （4）三种速率之比 x 方向速度分量的 概率分布曲线： 5. 气体分子碰壁数 束中分子或原子作准直得很好的定向运动，它们之间的相互作用可予忽略，利用它来研究分子或原子的性质及其相互作用较为理想,此技术是很多技术研究的重要手段。 1922年，德国物理学家斯特恩因发现分子束技术及他与革拉赫合作做了斯特恩——革拉赫实验，从而发现了质子的磁矩,从而单独荣获1943年诺贝尔物理奖。 凹槽有一定宽度，所选择的不是恰好某一速率大小，而是某一速率为v 到 v +Δv 范围内的分子。 接收屏测出对应的离子流强度。 改变? 就可以测出分子的速率从零到无穷大范围内的分布情况。 以强度为纵坐标，以分子的速率v为横坐标作一图形，如图所示。 气体从薄壁容器很小的小孔中逸出称为泻流。 处于平衡态的气体，在dt时间内，从△A 面积小孔逸出的分子数 因为从加热炉器壁小孔中逸出的分子就是无碰撞向小孔运动的分子。 dt 时间内从dA 面积的小孔逸出的分子数可写为 ， 自由电子经典模型：金属中的自由电子的能量要比金属外空气中的游离电子的能量低W(脱出功)。自由电子脱出金属表面必须做功, 所做的功可由热运动能量提供。 只要 “碰撞”到金属表面上的自由电子的动能大于脱出功W，它就能穿透金属表面进入自由空间，这就是热电子发射现象。 若令沿金属表面法向向外的方向定为x正方向，则只有速度分量vx为正，且满足vx＞vxmin条件的自由电子“碰”到金属表面上时才能逸出金属表面。 其中vxmin 与脱出功W 之间有如下关系 热电子发射强度Je。 若设金属自由电子数密度为n，则在 dt 时间内碰撞在 dA 面积上的所有速度分量在 vx 到 vx + dvx 范围内而vy vz 为任意的分子数为 发射电子的阴极均由灯丝来加热。 W kT， W smaller 在离地球中心距离为 h 的高层大气中，必有某些气体分子的速率大于从该处脱离地球引力而逃逸的最小速率vmin, 从太阳的高层大气中逃逸出来的粒子流称为太阳风。 氢原子核（质子）为主的粒子流，其平均速率为400km·s-1（在太阳活动期可高达1000 km·s-1)，这就是宇宙射线。 它对生物会产生巨大损害。 经过太阳系约47亿年时间流逝，月球大气分子已几乎全部散逸光。其表面大气压强仅3×10-10 Pa。 每一细长条的面积均表示单位时间内所射出的分子束中，分子速率介于 v 到 v+dv 区间的分子数 ，其中Δv = 10 m·s-1。 #、Maxwell速度分布律 1. 速度空间的概念 2. Maxwell速率分布律的几何意义 3. Maxwell速度分布律（几何意义） 4. Maxwell速度分量的分布规律 5. 气体分子碰壁数… 在多方面的应用 （1）泻流 （2）分子束技术和分子束速率分布 （3）热电子发射 （4）地球大气分子逃逸·太阳风·月球大气 *.气体分子碰壁数… 只要很短时间dt内,逸出的气体分子数与容器中总分子数相比小得多，则n和平均速率在 t 时刻有确定数值。 （1）泻流 具体求出分子束速率分布。 （2）分子束技术和分子束速率分布 其中速率为v 到v +dv 范围内的分子数是 分子束中的速率分布 F(v)dv。 利用气体分子平均速率公式，分子束速率分布F(v)dv可表示为 分子束速率分布为 分子束的平均速率及均方根速率分别为 （1）泻流 （2）分子束技术和分子束速率分布 （3）热电子发射 （4）地球大气分子逃逸·太阳风·月球大气 *.气体分子碰壁数… （3）热电子发射 x 金属表面的自由电子受到晶格离子的吸引力 热电子发射的条件： mev2x /2 W 热电子发射强度Je就是： 假定金属中自由电子遵从麦克斯韦分布,可以得到热电子发射强度Je 李查逊(Richardson）公式。 光电效应 场致电子发射 强电场 光的照射 电子发射 加热 （4）地球大气分子逃逸·太阳风·月球大气 （a）地球大气逃逸 hR+500 km以上的大气散逸层中的气体十分稀薄，是地球大气的最外层， 这称为地球大气逃逸。 太阳风（质子流，即电流）产生的磁场和地球磁场相互作用把地球磁场压缩成为地球磁层。地球磁层能够把太阳风抵挡在地球外面。使得地球上的生物避免受到