大学物理第14章-气体动理论.ppt

例1. 求 （地球常温）和 下 理想气体分子的平均平动动能。 例2. 求分子平动动能为1ev的理想气体的温度。 定律：混合气体压强等于各组分的分压强之和。即 能量均分定理：在温度为T的热平衡状态下，物质分子 的每一个自由度都具有相同的平均动能 * 第四篇 热 学 热学 统计物理学 （微观） 热 力 学 （宏观） 气体动理论（基础） 统计力学 涨落理论 热力学第零定律 热力学第一定律 热力学第二定律 热力学第三定律 熵 第十四章 气体动理论 气体动理论以气体作为研究对象，了解分子热运动 的特征和规律。 宏观物体是由大量微观粒子组成，在标准状态下， 气体含有 个分子，1秒钟每个分子与其 它分子碰撞几十亿次（ ）之多。虽然单个分子运动 规律仍属机械运动，满足力学规律，但追踪某一个分子 的行为既不可能，也无必要。 大量分子的集体表现存在统计规律。 宏观量：描写系统特征（P，V，T等） 微观量：描写单个分子的特征（分子直径d，质量m， 速度v，能量 等） 不考虑组成宏观物体的微观粒子（原子和分子）的 内部结构，把原子或分子看成为质点或弹性小球。分子 或原子之间有相互作用力。 布朗运动 分子无规则运动的能量称内能。 内能 分子动能 （平、转、 振）使分子趋于分散 相互作用势能 使分子趋于团聚 热力学研究对象：包含有大量原子或分子的物体（系）。 ——热力学系统。 孤立系：与外界没有任何相互作用的热力学系统。 封闭系：与外界没有实物交换但有能量（如热能）交换的系统。 开放系：与外界既有实物交换又有能量交换的系统。 平衡态：孤立系经过足够长的时间一定会达到一个宏观 性质不随时间变化的状态。（是动态平衡） 状态参量：可以独立改变并足以确定热力学系统平衡 态的一组宏观量。如P、V、T。 体积V：单位 ，1升（ ）= 压强P：大量分子对器壁碰撞的宏观表现。单位：（帕） 两个相互处于热平衡的物体具有的共同的宏观性质 ——温度相同。 热力学第零定律：在与外界影响隔绝的条件下，如果 处于确定状态下的物体C分别与物体A、B达到热平衡， 则物体A、B也是相互热平衡的。（1930，否勒） 温度的数值表示 ——温标 热力学温标，符号T，单位K（开） 摄氏温标，符号t，单位 （摄氏度） 热力学第三定律：不可能使一个物体冷却到绝对 零度（0K）的温度。（1912年，能斯特） 宇宙大爆炸后的 氢弹爆炸中心 当代科学实验室产生的最高温度 太阳表面的温度 月球向阳面 吐鲁番盆地最高温度 太阳中心温度 地球中心温度 地球表面出现的最高温度（利比亚） 地球表面平均温度 地球表面出现的最低温度（南极） 水的三相点 月球背阴面 氧液化温度 氮液化温度（1atm） 氢液化温度 氦液化温度 微波背景辐射 实验室已获得的最低温度 核自旋冷却法 激光冷却法 一些实际的温度值 理想气体反映了各种气体密度趋近于零的共同极限性质。 实际气体在压强不太大（与大气压相比）和温度不太低（与 实温相比）的情况下可视为理想气体。 有 随机事件：在一定条件下可能发生也可能不发生的事件。 例：掷骰子。 例 伽耳顿板 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 小球按槽分布规律：靠近 入口的狭槽内小球较多， 向两侧逐渐减小。 （a）小球按狭槽分布直方图。 （b）当狭槽宽度 的极限情况下，小球分布曲线变得连续光滑。 三种重要速率： 同一温度下不同气体的速率分布 N2 分子在不