第七章气体运动理论.ppt

(Heat);研究方法;第二篇;第7章 气体动理论;Thermodynamic System Equilibrium State;2. 宏观量与微观量;3. 热力学平衡态与状态参量;状态参量;4.准静态过程 过程曲线;例如:一实际汽缸的气体作为系统，当活塞运动中 气体被压缩，使系统在整个压缩过程中经历 了一系列非平衡状态。;状态图与过程曲线;5.温度与热力学第零定律;处于热平衡的两系统具 有共同的宏观状态参量;（1）温度是热学中特有的物理量，它决定一系统 是否与其它系统处于热平衡。;State Equation Microscopic Model of Ideal Gas;2. 理想气体的状态方程;v0=22.41?10-3 m3/mol;方程的另一表示;例1.设想太阳是一个由氢原子组成的密度均匀的 理想气体系统,若已知太阳中心的压强为P= 1.35?1014Pa,试估计太阳中心的温度(已知太 阳质量为 m =1.99?1030kg；太阳半径为R= 6.96?108m；氢原子质量为mH=1.67?10-27kg） ;3. 理想气体的微观模型; 气体中每个分子的运动无规可循,具有极大的偶然性,但整体上来看,却存在着一定的规律。 ;对理想气体的统计假设：;第3节 麦克斯韦-玻耳兹曼分布函数;w = Ni /N;此区间内分子的总能量为;由此可得体积元dxdydz内的分子数密度为;EP处的分子数密度;（2）理想气体在平衡态下分子按状态的概率分布;若只考虑分子沿x方向的运动， 则理想气体分子的能量为; 分子速度介于vix~vix+dvx之间，同时坐标 介于xi ~ xi+dx之间的概率为wx。;类似地：;由此，我们得到;对单个分子, w表示它处于这个状态区间的概率。;可得;2. 麦克斯韦速度分布函数;3. 麦克斯韦速率分布函数; 分子速率介于v到v+dv范围内的分子数即为 分子速度矢量端点位于速度空间半径为v厚度为 dv的球壳内的分子数。;麦克斯韦速率分布律;讨论：;(3) 最概然速率;vp ;4. 分子的三个特征速率;注意; (2) 求 v; (3) 求;（2）求速率分布——最概然速率, 求平均自由程、平均碰撞频率——平均速率, 计算平均平动动能——方均根速率 ;例2. 已知理想气体在平衡状态下, 分子的麦克斯韦 速率分布函数为 f(v), N 为总分子数, 单个分子 质量为m , 请分别说明下列各式的物理意义：;无意义;解：根据麦氏速率分布律，在区间 范围内的分子数占总分子数的比率为：;例4. 某系统有N个粒子，其速率分布函数为;第4节 理想气体的压强和温度;宏观量;2. 压强;理想气体的压强公式的推导：;垂直X轴处的器壁,计算任取面积上dA的压强;斜柱体的体积为：;根据冲量定理： dI=Fdt; 按统计的观点,每个分子速度指向任何方向的 机会均等。;第5节 能均分定理 理想气体的内能 ;（2）确定一直线的位置;（3）确定一刚体的位置;2. 能量按自由度均分定理;（2）分子平均平动动能 按自由度均分的推广;例：刚性双原子分子;一般气体的内能;* 1摩尔理想气体的内能为;对单原子分子气体;第6节 分子的平均碰撞次数 平均自由程;对空气分子 d ~ 3.5?10?10 m;第7节 偏离平衡态;2. 热传导 ;3. 气体的扩散 ;第7章完