[理学]大学热学第三讲.ppt

“假如由于某种大灾难，所有的科学知识都丢失了，只有一句话传给下一代，那么怎样才能用最少的词汇来表达最多的信息呢？我相信这句话是原子的假设（或者说原子的事实，无论你愿意怎样称呼都行）： 所有的物体都是用原子构成的—这些原子是一些小小的粒子，他们一直不停地运动着。当彼此略微离开时相互吸引，当彼此过于挤紧时又互相排斥。只要稍微想一下，你就会发现，在这一句话中包含了大量的有关世界的信息。” ——理查德·费曼 比较分子之间平均距离和分子直径: 标准状况下1m3理想气体中的分子数n0 特征性常量 : k——玻尔兹曼常量 e——基本电荷量 G——引力常量 c——光速 h——普朗克常量 (5)方均根速率: 试问在多高温度下分子的平均平动动能为1eV？ 1K温度的分子热运动平均平动能量相当于多少电子伏特？ [解] ?问题： 氢原子基态电子具有-13.6 eV能量，试问氢原子电离需要多高数量级的温度。 太阳中心的温度为1.5×107 K,试问在太阳中心,氢原子将以什么形态出现? 理想气体公式的小结: ?N = N2?N1 一. 理想气体微观模型 二. 理想气体压强公式 §2.2 理想气体压强的统计解释 §2.5 范德瓦尔斯气体的压强 §2.1 物质的微观模型 §2.3 温度的微观解释 第二章 气体分子运动论的基本概念 §2.4 分子力 §2.2 理想气体压强 二.对理想气体宏观规律的推证 一.温度的实质 §2.3 温度的微观解释 一.温度的实质 §2.3 温度的微观解释 系统平衡态的温度反映系统内分子无规热运动的剧烈程度。 温度是分子无规热运动的平均平动能的标志。 理想气体压强公式 玻尔兹曼常数 推导.......... 分子热运动平均平动能 与绝对温度成正比 绝对温度是大量分子热运动剧烈程度的度量，这是温度的微观意义所在。 说明： 应该指出： (1) 粒子的热运动平均平动能与粒子质量无 关，而仅与温度有关，并与绝对温度成正比. --- 热波能量，声子能量 (2) 是分子杂乱无章热运动的平均平 动动能，它不包括整体定向运动动能. 问题:宇宙飞船发射升空过程中,速度越来越快,飞船中的气体温度是否在不断升高? (3) 玻尔兹曼常量 R 是描述1mol气体行为的普适常量， k 是描述一个分子或一个粒子行为的普适恒量， 这是奥地利物理学家Boltzmann于1872年引入的。 只要在公式或方程中出现某一常量，即可看出该方程具有与之对应的某方面特征。 ：热物理学 ：电学 ：万有引力 ：相对论 ：量子问题 温度的定义 — — 温度的实质：温度标志着物体内部分子无规则运动 的剧烈程度，温度越高，平均来说物 体内部分子热运动越剧烈。 (4) 温度的微观定义： ——统计概念！ ——宏观可测量与微观不可测量 说明温度是大量分子热运动集体行为的表现，它与大量分子的平均平动能相联系。所以说温度是具有大量分子统计意义的物理量，对于单个分子说它温度有多高，毫无意义，自然也是错误的。 (4) 温度的微观定义： Root mean square [例1] [解] 1eV=7.73?103 K 分子热运动平均平动能 1K 时分子热运动平均平动能量= 1.29×10-4 eV。 [例2] 1eV=7.73?103 K 热运动平均平动能 试求 T = 273K 时氢分子的方均根速率及空气分子的方均根速率。 [解] 已知 空气分子的方均根速率 氢分子的方均根速率 [例3] 空气中氢气的含量很低，而宇宙中高之原。 二.对理想气体宏观规律的推证 一.温度的实质 §2.3 温度的微观解释 1. 阿伏伽德罗定律 2. Dalton partial pressure law P46二.对理想气体宏观规律的推证 气动理论的统计规律——能均分定理 1.阿伏伽德罗定律 在相同的T和P下： 1mol任何气体所占的体积都相同 ——表述1 任何气体在相同的体积内所含的分子数相同 表述2 Loschmidt数 联系宏观与微观物理量间的一个重要公式。 [例4] 二.对理想气体宏观规律的推证 2. Dalton partial pressure law M.G 　　如果我比我周围的人获得更多的成就的话，那主要——不，我可以说，几乎单纯地——是由于不懈的努力。一些人比另外一些人获得更多的成就，主要是由于他们对放在他们面前的问题比起一般人能够更