大学物理第7章 气体动理论.ppt

Chapter 7 气体动理论 §7-1、§7-2 、§7-3 、§7-4 、§7-5 、§7-6 教学基本要求 §7-2 物质的微观模型 统计规律 END 自由程 ： 分子两次相邻碰撞之间自由通过的路程 . §7-7 分子平均碰撞次数和平均自由程 分子平均碰撞次数：单位时间内一个分子和其它分子碰撞的平均次数 . 分子平均自由程：每两次连续碰撞之间，一个分子自由运动的平均路程 . 单位时间内平均碰撞次数 考虑其他分子的运动 分子平均碰撞次数 简化模型 1 . 分子为刚性小球 , 2 . 分子有效直径为 （分子间距平均值）， 3 . 其它分子皆静止, 某一分子以平均速率 相对其他分子运动 . 分子平均碰撞次数 平均自由程 一定时 一定时 解 例 试估计下列两种情况下空气分子的平均自由程 :（1）273 K、1.013 时 ; ( 2 ) 273 K 、1.333 时. （空气分子有效直径 ： ） 上海应用技术学院 理学院 Shanghai Institute of Technology 二 理解理想气体的压强公式和温度公式，通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。 三 了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体（刚性分子模型） 的定体摩尔热容、定压摩尔热容和内能。 四 了解麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速率分布曲线的物理意义。 了解气体分子热运动的三种统计速度。 一 了解气体分子热运动的图像。 一 气体的物态参量及其单位（宏观量） 压强 p ：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）. 2. 体积V : 气体所能达到的最大空间（几何描述）. 标准大气压 3. 温度T : 气体冷热程度的量度（热学描述）. 单位：温标K（开尔文） §7-1 平衡态 理想气体状态方程 热力学第零定律 二 平 衡 态 平衡态：热力学系统和外界无物质和能量交换时（孤立系统） ，系统物态参量不随时间而变的状态。（理想状态） 真 空 膨 胀 自发 平衡态的特点 1）单一性（ p、T 处处相等）; 2）物态的稳定性（ 与时间无关）； 3）自发过程的终点； 4）热动平衡. 当实际气体状态变化很小时，可将系统状态近似为平衡态. 平衡态的图示法 p -V 图上的每一点表示一个平衡态 三 理想气体物态方程 物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系 . 摩尔气体常数 理想气体宏观定义： 遵守玻意耳定律、盖吕萨克定律、查理定律和阿伏伽德罗定律的气体 分子数密度（ ）：单位体积内的分子数目. 玻耳兹曼常数 标准状态下，气体分子数密度 阿伏伽德罗常数： 四 热力学第零定律 如果物体 A 和 B 分别与处于确定状态的物体 C 处于热平衡状态，那么A和B之间也就处于热平衡. 绝热板 A B A B 一 分子的线度及分子力 分子占有体积 分子体积 分子间距 分子线度 标准状态下，气体分子可看作大小不计的质点。 分子力表现为引力 分子力表现为斥力 r = r0 分子力合力为0 分子力消失 二 分子热运动的无序性 1.一切宏观物质都是由大量分子组成的； 2.分子间有相互作用力； 3.所有分子都在不停地作无规则运动（热运动） ； 物质微观结构的三个基本观点 三 分子热运动的统计规律性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 统计规律：当小球数 N 足够大时小球的分布具有统计规律. 设 为第 格中的粒子数 . 概率 粒子在第 i 格中出现的可能性大小 . 归一化条件 粒子总数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . （1）分子可视为质点；分子