理想气体的压强温度和能均分定理.pptVIP

第五章气体动理论 第一讲 理想气体压强公式 * 第一讲 理想气体压强、温度及能均分定理 1-0. 理想气体状态方程 1-1. 气体动理论的基本观点 1-2. 理想气体压强公式 1-3. 温度的微观意义 1-4. 能均分定理 真 空 膨 胀 1.平 衡 态 1-0 理想气体状态方程 一定质量的气体与外界无能量交换,内部无化学反应、核反应,仅由于分子 热运动使气体内部分达到： 密度 ? 均匀、 温度 T 均匀、 压强 P 均匀的状态。 相图 平衡态的特点 * 1）单一性( 处处相等)，可用相图上的一个点表示; 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（有别于力平衡）. 2. 气体的物态参量及其单位（宏观量） 1）气体压强 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）. 单位： 3） 温度T : 气体冷热程度的量度（热学描述）. 单位： 温标（开尔文）. 单位： 玻—马定律 PV=constant 盖—吕萨克定律 V/T=constant 查理定律 P/T=constant T不变 P不变 V不变 克拉伯龙方程 PV/T=R 1mol 3.状态方程 普适气体恒量 1-1 气体动理论的基本观点 1）气体是由大量分子（或原子）组成。 其特点是: 小：每个分子的直径约为10-10 m 多： 快： 乱： 1、气体动理论的基本观点 斥力 引力 合力 ro：平衡距离~10-10m d：分子有效直径 ----此时分子相对速率减为零 ----此时合力为零 时分子力 可忽略 3）无序性与统计规律 2）. 分子力的观点：分子之间有相互作用力 ----引力和 斥力 平衡态时，若忽略重力的影响，分子按位置的分布是均匀的，即 2、 分子运动统计假设 分子向各方向运动的概率是相同的，没有哪个方向的运动占优势。 1）分子可视为质点； 线度 间距 ; 2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力； 1. 理想气体的微观模型 4）分子的运动遵从经典力学的规律 . 3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）； 1-2、压强公式 设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有 N 个全同的质量为 m 的气体分子，计算 壁面所受压强 . 2. 理想气体压强公式推导 分子施于器壁的冲量 单个分子单位时间施于器壁的冲量 单位时间碰撞次数 单个分子遵循力学规律 N个分子总效应 器壁 所受平均冲力 思考：为何在推导气体压强公式时不考虑分子间的碰撞 ？ 气体压强 统计规律 分子平均平动动能 器壁 所受平均冲力 统计关系式 压强的物理意义 宏观可测量量 微观量的统计平均值 压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 . 分子平均平动动能 玻尔兹曼常数 宏观可测量量 理想气体压强公式 理想气体状态方程 微观量的统计平均值 分子平均平动动能 1-3 温度的微观意义 温度 T 的物理意义 3）在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均相等。 1） 温度是分子平均平动动能的量度 （反映热运动的剧烈程度）. 2）温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义. 4）由温度公式可计算某一温度下气体的方均根速率 （A）温度相同、压强相同。 （B）温度、压强都不同。 （C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强. （D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强. 解 1. 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 讨 论 2. 理想气体体积为 V ，压强为 p ，温度为 T ,一个分子 的质量为 m ，k 为玻尔兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为： （A） （B） （C） （D） 解 1-4.能均分定理 描写物体在空间位置所需的独立坐标数。 2. 自由度的确定 1.自由度定义 (1) 质点 t=3 ----称为平动自由度 t=3 t=2 t=1 　 （2）刚体的自由度 刚体有6个自由度： 3个转动自由