第1讲分子动理论气体的性质概要.ppt

热 学 QQ群号：237169127 主要内容 第一部分：分子动理论 一、原子分子的数量级 二、分子的热运动 布朗运动 三、气体分子速率分布 四、分子力 五、物体的内能 第二部分 气体的性质 一、系统状态的描述 二、温度的概念 三、理想气体状态方程 四、气体实验定律 五、理想气体的压强 六、温度的微观意义 七、理想气体的内能 分子动理论的主要内容： 物质是由大量原子、分子构成的。 分子永不停息地做无规则热运动。 分子之间存在着相互作用的引力和斥力。 一、原子和分子的数量级 测定方法：油膜法、显微镜观察 结论：钨原子的直径为2×10-10米 水分子的直径为4×10-10米 氢分子的直径为2.3×10-10米 原子、分子直径 的数量级是10-10米 二、分子的热运动 布朗运动 扩散现象和布朗运动均证明了：物体中的分子永不停息的做无规则运动。 1827年，英国植物学家布朗用显微镜观察悬浮在水中的花粉，发现花粉颗粒不停的做无规则运动，后来把颗粒的这种无规则运动叫做布朗运动。 二、分子的热运动 布朗运动 布朗运动的产生原因：悬浮在液体中的微粒不断的受到液体分子的撞击。当微粒足够小时，所受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的，从而引起微粒的无规则的布朗运动。悬浮在液体中的颗粒越小，在某一瞬间和它相撞的分子数越少，撞击作用的不平衡性就表现得越明显。因而布朗运动越明显。 二、分子的热运动 布朗运动 微粒的布朗运动并不是分子的运动，但是布朗运动的无规则性，反映了液体分子内部运动的无规则性。 布朗运动随着温度的升高而愈加激烈。这表明温度越高，分子的无规则运动越激烈。所以通常把分子的这种运动称作热运动。 三、气体分子速率分布-麦克斯韦速率分布律 设分子总数为N，其中速率在v到v+dv区间的分子数为dNv 则： f(v)为速率分布函数，其物理意义是：速率在v附近单位速率区间的分子数占分子总数的百分比。 f(v)是分子速率分布的概率密度。 f(v) 满足归一化条件，即： 麦克斯韦速率分布律 麦克斯韦速率分布律：在平衡态下，气体分子速率在v到v+dv区间内的分子数占总分子数的百分比为： 麦克斯韦速率分布函数只与温度T有关。 速率vp处，函数有极大值。 令： 得： vp称作最概然速率 平衡态下理想气体的平均速率 方均根速率 四、分子力 分子间是存在间隙的。 水和酒精混合后的体积小于二者原来体积之和。 有人曾用两万标准大气压的压强压缩钢筒中的油，发现油可以透过筒壁逸出。 分子间是存在引力的。 用力拉伸物体时，物体会产生抗拒反抗的弹力。 两块光学玻璃的表面磨得很光滑又相吻合，把表面处理干净，施加一定的压力就能把它们粘合在一次。 分子间是存在斥力的。 用力压缩物体，物体内会产生反抗压缩的弹力。 分子间同时存在引力和斥力。它们都和分子间的距离有关。引力和斥力都随着距离的增大而减小。 当r=r0，分子间的作用力为零 r0的数量级为10-10m（平衡位置） 当两分子间的作用距离r r0时，分子力表现为斥力。 当两分子间的作用距离r r0时，分子力表现为引力。 物质处于固、液、气三种状态的原因 分子的无规则运动使分子分散开。分子力的作用使分子聚集在一起。 在固体中，分子力的作用较强，绝大所数分子被束缚在平衡位置附近做微小的振动。 温度升高，分子的无规则运动加剧，分子力的作用不能把分子束缚在固定的平衡位置附近，但分子还未分散远离，则物质表现为液态。 温度继续升高，分子的无规则运动进一步加剧，分子分散远离，分子力的作用很微弱，分子可以到处移动，物质则表现为气态。 五、物体的内能：分子动能和分子势能 物体的内能：物体中所有分子的热运动动能和分子势能的总和。物体的内能跟物体的温度和体积有关。 我们所关心的不是物体中单个分子的动能，而是所有分子动能的平均值，即分子热运动的平均动能。 温度是物体分子热运动平均动能的标志。温度升高时，分子动能增加，因而物体的内能增加。 体积变化时，分子势能发生变化，因而物体的内能发生变化。 分子势能由分子间相对位置决定。 分子间的距离大于r0时，分子间的相互作用表现为引力，增大分子间的距离必须克服引力做功，因此分子势能随着分子间的距离的