普通物理学答案 祝之光 总第四章.pdf

石家庄学院普通物理讲义 祝之光 第四章 气体动理论 主讲教师 -吴海滨 4-1 宏观与微观 统计规律 教学要求：了解气体分子热运动图象, 了解微观描述与宏观描述的区别和联系。 理解平衡态的概念和理想气体的状态方程。 理解理想气体的压强公式和温度公式. 通过推导压强公式, 建立宏观量与微观量的联系，从而 建立统计概念，能从宏观和统计意义上理解压强、温度和内能的概念。 重点：能从宏观和统计意义上理解压强、温度和内能的概念 难点：微观描述与宏观描述的区别和联系 4-1 宏观与微观 统计规律 一 宏观与微观 1 热力学系统 热学研究的对象. 通常是由大量微观粒子组成的系统。 2 气体分子热运动的图象 1)分子数巨大，常态下任何气体。 . 2）分子频繁碰撞，每秒内的平均碰撞次数约为10亿次。 3) 分子的位置和速度瞬息万变无法预测。 只能用统计方法寻找大量分子整体所遵循的规律性。 3 宏观量 实测的物理量, 反映大量分子的集体特征. 如压强 P、体积V 和温度 T 等. 4 微观量 描述组成系统的单个粒子(分子、原子、或其它)性质和状态的物理量, 如质量、动量、 能量等。 5 平衡态和非平衡态 一个系统若和外界无能量交换，其内部也无能量交换， 经过足够长的时间后系统达到一个宏 观性质不随时间变化的状态, 即为平衡态，否则为非平衡态。 热平衡时，系统内分子的热运动不会停息，因此热平衡是一种动态平衡. 二 统计规律 1 统计规律 对大量偶然事件整体所遵守的规律为统计规律，对个别或少量事件不成立. 宏观系统的热现 象及其规律就是它所包含的大量分子热运动的统计规律性表现。 2 宏观量和微观量的关系 宏观量是大量分子微观量的统计平均值，体现统计规律。实测值与统计平均值会存在一定偏 差，称为涨落。分子数越多，涨落越小。 3 概率 对大量无规则的事件进行统计，其满足一定的规律性，事件的次数越多，规律性也越强，用 “概率”来表示。 1）定义: 某一事件i发生的概率Pi Ni --事件i发生的次数 N --各种事件在相同条件下发生的总次数 2）概率的性质 . 0 1 a  p  i N b. P 1归一化条件 i i 三 理想气体的状态方程 实验表明，对质量为 m，摩尔质量为M 的理想气体系统，在平衡态下遵从方程 m PV RT M 1 石家庄学院普通物理讲义 祝之光 第四章 气体动理论 主讲教师 -吴海滨 式中对质量一定的理想气体， PV 常量 T 1）T 一定，PV=常量 玻意尔-马略特定律 2 ）P 一定，V/T=常量 盖-台萨克定律 3 ）V 一定，P/T=常量 查理定律 m N 设容器中气体分子数为N ，1mol 气体分子数N A ，气体的物质的量 ， 并引入玻耳 M N