大学物理（张洁）第9章 气体动理论 4.pptVIP

作业： 9-T5~12 * 二,Maxwell速度分布 为什么Maxwell分布中有一个v2？ 速度space 第5节 气体的速度和能量分布 三,Maxwell-Boltzmann分布 第5节 气体的速度和能量分布 三,Maxwell-Boltzmann分布 第5节 气体的速度和能量分布 这个数学游戏对不对呢？ 第6节 范德瓦尔斯方程 至此，热学的主要内容用微观方法研究得差不多了。 看看有哪些修正。 体积修正： 分子力引起的修正： 互相吸引 一,平均自由程、平均碰撞频率 气体分子不断碰撞，在两次碰撞之间有一个自由飞行的距离， 第7节 分子平均碰撞次数 平均自由程 平均分子自由程和平均分子频率之间满足 气体分子碰撞极其频繁，1s内碰撞次数很多，这样就有平均碰撞频率，记为 那么，分子自由程和平均分子频率具体与微观量之间的关系 是什么呢？ 这个距离就是气体分子自由程， 由程， 平均的分子自由程叫平均分子自 记为 三,平均自由程 在标准状态下， 第7节 分子平均碰撞次数 平均自由程 在研究分子碰撞规律时，可把气体分子看作无吸引力的有效直径为d的刚球。 第7节 分子平均碰撞次数 平均自由程 三,平均自由程 考察分子的运动，跟踪分子A，看其在一段时间?t内与多少分子相碰。 如果采用的是分子的相对速率 ，则其它分子可看做静止不动， 分子A的运动轨迹为一折线 ，以A的中心运动轨迹为轴线， A pd2 分子的碰撞截面 以分子有效直径d为半径，作一曲折圆柱体。凡中心在此圆柱体内的分子都会与A相碰。 在?t 内，A所走过的路程: 圆柱体的体积: 设气体分子数密度: n; 在?t时间内与A相碰的分子数: 。 平均碰撞频率: 第7节 分子平均碰撞次数 平均自由程 三,平均自由程 平均自由程与平均 速率无关，与分子有效直 径及分子数密度有关。 平均自由程 在标准状态下，? ~10-8m，只有氢气约为10-7m。d~10-10m，故? d。可求得 ~109/秒。 O,三种输运过程 前面讨论的系统都处于平衡态，讨论的过程都是准静态过程。 第8节 偏离平衡态 但是实际气体很多时候处于非平衡态，为此我们须讨论非平衡态的性质。 当系统T、n不均匀时，由于分子热运动(无序运动) ， 系统某些物理量不均匀是系统演化的驱动力 前面讨论的系统都处于平衡态，讨论的过程都是准静态过程。 第8节 偏离平衡态 O,三种输运过程 ①动量输运——内摩擦或粘性 但实际气体很多时候不处于平衡态，须讨论非平衡态的性质。 当系统T、n不均匀时，由于分子热运动(无序运动) ， 常见输运过程：3种： 气体内各层流速不一致，相邻分子通过碰撞、混和交换动量，使各层的流速渐趋一致。 ②能量输运——热传导 系统温度不均匀，相邻分子之间通过碰撞、混和交换动能，使温度趋于一致。 ③质量输运——扩散 系统密度不均匀，分子通过热运动发生质量输运，便系统密度趋于一致。 强大的变化驱动力 ，使系统过渡到平衡态，这种过渡称为输运过程 系统具有 一,内摩擦(粘滞现象) 第8节 偏离平衡态 y x z g v y dz 设流体沿x-方向流动，即各流层的速度v 随y变化。 dS du/dt——流速梯度，表示沿y-方向单位距离上流速增加量。 由牛顿第三定律显然有 第8节 偏离平衡态 y x z g v y dS 实验发现，粘滞力与面积以及该处的速度梯度成正比，即 其中比例系数h＞0叫粘滞系数或粘度，单位为Pa 负号表示总是倾向于使流速趋向均匀 一,内摩擦(粘滞现象) dz 第8节 偏离平衡态 y x z g v y dS 实验发现： 气体流动时，分子除了具有热运动，还有定向运动。 碰撞和搀和，导致流速大的气体定向运动动量减小，流速小的气体定向运动动量增大。 宏观看，两气体层之间互施粘滞力。 微观看，气体内摩擦是气体内部分子定向动量的输运形成的。 一,内摩擦(粘滞现象) dz