第二章气体分子运动理论的基本概念.pptVIP

主要内容： 2.1 物质的微观模型 2.2 理想气体的压强 2.3 温度的微观解释 2.4 分子力 2.5 范德瓦尔斯气体的压强 第二章 气体分子动理论的基本概念 2.1 物质的微观模型 一、宏观物体是由大量微粒－分子（或原子）组成的 利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成 IBM 字母的照片. 2.1 物质的微观模型 二、微观粒子做永不停息的无规则热运动， 运动剧烈程度与温度有关。 一、宏观物体是由大量微粒－分子（或原子）组成的 2.1 物质的微观模型 2.1 物质的微观模型 二、微观粒子做永不停息的无规则热运动， 运动剧烈程度与温度有关。 一、宏观物体是由大量微粒－分子（或原子）组成的 三、分子间有相互作用力。 r f o 力 分 子 斥 力 引 力 1. 吸引力和排斥力 很多物质的分子引力作用半径约为分子直径的两倍左右，超过这一距离，分子间相互作用力已很少。 排斥力作用半径就是两分子刚好“接触”时两质心间的距离。 2. 分子力 分子力是一种电磁相互作用力，故它是一种保守力，它应该有势能，称为分子作用力势能。 2.2 理想气体的压强 问题： 每个分子的力学性质的假设 关于分子集体的统计性假设 宏观小，微观大的理解 理想气体压强公式的推导 2.2 理想气体压强 四条力学假设： 分子线度远小于分子间距，忽略分子本身体积； 分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动 分子间和分子与器壁间只有碰撞瞬间的相互作用； 不停运动分子之间及分子与器壁间频繁发生完全弹性的碰撞，动能不因碰撞而损失； 分子的运动为经典力学运动。 2.2 理想气体压强 分子无规运动的集体统计性三条假设： 1.每个分子运动速度各不相同，且通过碰撞不断发生变化； 2.平衡态时，若忽略重力作用，分子按位置的分布是均匀的： 3.平衡态时，分子的速度（相对于质心系）按方向的分布是均匀的，有： 2.2 理想气体压强 一、理想气体模型 1.分子可以看作是质点； 2.分子所受的重力和分子力忽略； 3.分子的碰撞是弹性碰撞; 4.大量分子服从统计规律。 分子密度相等； 沿空间各个方向运动的分子数相等； 分子速度在各个方向上分量得各种统计平均值相等。 理想气体分子像一个个很小的彼此间无相互作用的遵守经典力学规律的弹性质点。 2.2 理想气体压强 二、 理想气体压强公式的推导 前提： 平衡态， 忽略重力， 分子看成质点 设： 同种气体，分子质量为m， N—总分子数， V—体积， —分子数密度（足够大）， 2.2 理想气体压强 二、 理想气体压强公式的推导 取器壁上小面元dA（分子截面面积） 小柱体 dA vixdt x 器壁 = 2 ni mvix2 dt dA dIi = (2mvix)(nivixdtdA) dt内所有 分子对dA冲量： 第2步： 一个分子对dA量： 2mvix 第1步： 第3步： dt内所有分子对dA冲量： 推导： 2.2 理想气体压强 二、 理想气体压强公式的推导 理想气体压强公式 第4步： 分子平均平动动能 2.2 理想气体压强 二、 理想气体压强公式的推导 压强的物理意义 统计关系式 宏观可测量 微观量的统计平均值 分子平均平动动能 压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 . 2.2 理想气体压强 二、 理想气体压强公式的推导 1. 理想气体压强公式适用于任何形状的容器。 2. 分子间的弹性碰撞不影响该公式的成立。 3. 理想气体压强公式只具有统计意义，对小量分子而言，压强这一概念没有意义。 4. 理想气体压强由单位体积的分子数(分子密度)和平均平动能决定，分子密度越大，分子运动越剧烈，压强就越大。 说明: 2.2 理想气体压强 二、 理想气体压强公式的推导 压强的单位 2.3温度的微观解释 温度的统计意义: T是大量分子热运动平均平动动能的量度。 称为方均根速率 (root-mean-square speed) 例： T = 273K时， 例1 一瓶氦气 He 和一瓶氮气 N2 密度相同，分子平均平动动能相同，而且都处于平衡状态，则它们： （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。 例2 一定量的理想气体贮于某一容器中,温度为 T ，气体分子质量为 m 。根据理想气体分子的分子模型和统计假设，分子速度在方 x 向的分量平方的平均值为： [D] 例 3：目前可获得的