海南大学物理课件4.1-4.5气体动理论.ppt

* * (Kinetic Theory of Gases) 宏观量 微观量 统计平均 气体动理论 热力学 相辅相成 描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测量），如分子的 等 . 表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）, 如 等 . 单个分子 — 无序、具有偶然性、遵循力学规律. 整体（大量分子）— 服从统计规律 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和统计方法 . 实验经验总结，给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件 . 第4 章 气体动理论 1. 气体的微观模型 4.1 气体动理论的基本概念 一般气体分子热运动的概念: 分子的密度 3?1019 个分子/cm3 = 3千亿个亿； 分子之间有一定的间隙，有一定的作用力； 分子热运动的平均速度约 v = 500m/s ； 分子的平均碰撞次数约 z = 1010 次/秒 。 — 分子力 一 气体的物态参量及其单位（宏观量） 1 气体压强 ：作用于容器壁上单位面积的 正压力（力学描述）. 2 体积 : 气体所能达到的最大空间（几何描述）. 单位： 3 温度 : 气体冷热程度的量度（热学描述）. 单位：温标 （开尔文）. 2. 气体的状态参量 (a. P,V,T) 4.1 气体动理论的基本概念 标准大气压： 纬度海平面处, 时的大气压. 单位： 温度:表示物体冷热程度的物理量 4.1 气体动理论的基本概念 3. 温度(Temperature) 3. 温度(Temperature) 4.1 气体动理论的基本概念 3. 温度(Temperature) 4.1 气体动理论的基本概念 3. 温度(Temperature) 4.1 气体动理论的基本概念 一.平衡态的条件： ①不受外界影响 ②所有的宏观性质不随时间变化 真 空 膨 胀 4. 平衡态和理想气体状态方程 4.1 气体动理论的基本概念 二、气体的三条实验定律。 1、玻意耳定律：M,T一定,PV=C 2、盖.吕萨克定律：M,P一定，V/T= C 3、查理定律：M,V一定，P/T=C 态函数: T=T(P,V) P=P(V,T) V=(P,T) 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 . 对一定质量的同种气体 理想气体物态方程 理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体 . 4. 平衡态和理想气体状态方程 4.1 气体动理论的基本概念 玻尔兹曼常数 普适气体常数 阿伏伽德罗常数 1. 理想气体压强的统计意义 4.2 理想气体的压强和温度 4.2 理想气体的压强和温度 1. 理想气体压强的统计意义 N 分子数 分子数密度 统计规律 压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果. 单个分子单位时间施于器壁的冲量 理想气体压强公式 微观量的统计平均值 宏观可测量量 2. 理想气体温度的统计意义 4.2 理想气体的压强和温度 玻尔兹曼常数 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. 3） 在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均相等。 热运动与宏观运动的区别：温度所反映的是分子的无规则运动，它和物体的整体运动无关，物体的整体运动是其中所有分子的一种有规则运动的表现. 分子平均平动动能 普适气体常数 阿伏伽德罗常数 The spectrum of black-body radiation 2. 理想气体温度的统计意义 4.2 理想气体的压强和温度 单原子分子 刚性双原子分子 分子平均转动动能 分子平均平动动能 分子平均能量 1. 自由度 4.3 能量按自由度均分定理 分子平均能量 分子平均振动能量 分子平均能量 非刚性双原子分子 * C 自由度 分子能量中独立的速度和坐标的二次方项数目叫做分子能量自由度的数目, 简称自由度，用符号 表示. 非刚性双原子分子 单原子分子 3 0 3 双原子分子 3 2 5 多原子分子 3 3 6 刚性分子能量自由度 分子 自由度 平动 转动 总 自由度数目 平动 转动 振动 1. 自由度 4.3 能量按自由度均分