外力场中自由粒子的分布玻尔兹曼分布.ppt

§2.6 外力场中自由粒子的分布·玻尔兹曼分布 按照分子混沌性假设，处于平衡态的气体其分子数密度n处处相等，但这仅在无外力场条件下才成立。 若分子受到重力场、惯性力场等作用，气体分子数密度将有一定的空间分布，这类分布均可看作玻尔兹曼分布的某种特例。 §2.6.1 等温大气压强公式*悬浮微粒按高度分布 大气温度随高度增加减少的关系(对流层中) dp = -?(z)gdz 由理想气体方程可得 ? = p Mm/RT ，代入 设大气温度处处相等，重力加速度g不随高度变。 ●对上式积分，则有 (二)等温大气标高 中的kT/mg 具有高度的量纲。 定义大气标高H ●大气标高的物理意义为： （1）在高度z = H 处的大气压强为z = 0处大气压强的 1/e。 （2）设把整个大气分子都压缩为环绕地球表面的、其密度与海平面处大气密度相等的一层假想的均匀大气层，则这一层大气的厚度也是H。 （3）大气标高是粒子按高度分布的特征量，它反映了气体分子热运动与分子受重力场作用这一对矛盾。 ●这一对矛盾的相互协调形成稳定的大气压强分布。 ●可以想像，一旦热运动停止，大气中所有分子都会像砂粒一样落到地面 . *§2.6.2 旋转体中悬浮粒子径向分布 超速离心技术 台风、飓风、龙卷风 又 ●达到平衡时应有 ●因 ●故 ●积分后可得 (二)超速离心技术与同位素分离 ●该式可用于分离大分子、病毒、DNA及其它微粒，也可用于测量微粒的质量。 ●超速离心机转速可在25r/s到数万r/s之间改变，从而使悬浮在液体中的微粒或大分子所受到的惯性离心力可远大于重力。 ●在十分大的惯性离心力作用下，不同质量粒子组成的混合物将在径向被很明显地分离开。 ●例如，若旋转半径为6cm，转速为103r/s，则惯性离心力加速度可达6000g。 ●正因为在超速离心力作用下分离效果较明显，因而这种方法也被广泛地应用于同位素分离，获得浓缩铀,而逐渐替代泻流法分离同位素. （三）台风、飓风、龙卷风 ●台风（热带风暴）是指：在处于热带的北太平洋西部洋面上局部积聚的湿热空气大规模上升至高空过程中，周围低层空气乘势向中心流动，在此过程中将出现沿地球径向运动的速度分量。 在科里奥利力的作用下形成空气旋涡，.这就称为台风或热带风暴。 ●气流旋转使台风中心（称为台风眼）气压很低，低气压使云层裂开变薄，有时可见到日月星光。惯性离心力将云层推向四周，形成高耸的壁，狂风、暴雨均发生在台风眼之外。台风的直径一般为几百公里，最大可达1000 km。 ●在东太平洋和大西洋形成的“热带风暴”被称为飓风。 ●龙卷