《大学物理》理想气体压强与温度的微观解释.pptVIP

上页 下页 一.理想气体的微观模型 (1) 忽略分子大小（看作质点） (2) 忽略分子间的作用力 (3) 碰撞为完全弹性 （分子线度分子间平均距离） （分子与分子或器壁碰撞时除外） 理想气体: 可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小球的集合。 7.2 理想气体压强与温度的微观本质 提出理想气体的目的: 是为了便于研究自然界中客观存在的、比较复杂的真实气体，从复杂的现象中抓住事物的本质使问题得以合理的简化。虽然自然界中并不存在真正的理想气体，但这些理想气体的假设并不是凭空臆想出来的。常见的氢气、氮气、氧气、二氧化碳气、空气、烟气等，在压力不是很高和温度不是很低的条件下（由于它们的液化温度都很低，离液化状态都很远），它们的性质都非常接近于假想的理想气体，在工程应用所要求的精确度，完全可以把这些气体当作理想气体看待，而不致引起很大的误差。空气中及烟气中所含有的水蒸汽分子，亦可当作理想气体看待。理想气体的提出，无论是对工程实践或是对理论问题的研究都有着重要的意义。 二 . 压强公式 从分子运动看压强的形成 压强为大量分子在热运动 中碰撞器壁,对器壁产生的平均 作用力的表现。 宏观量和微观量的关系 (3)平衡态时分子的速度按方向的分布是各向 均匀的; (2) 平衡态时分子按位置的分布是均匀的; 对大量分子组成的气体系统的统计假设 分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断 变化着; 理想气体压强公式的推导 x y z x y z 设边长为x,y,z的长方体容器中 有N个同类气体分子(质量m) A1 A2 研究A1受的压强： 1.设某个分子以 v1撞击A1 ° ? v1 v′1 vx 对分子m 则A1受到的冲量: 2mvx 2. 1秒钟A1受到1个分子的总冲量 1个分子在A1,A2之间往返一次所需时间为 则1秒内与A1碰撞次数 A1受1个分子的总冲量为 3. N个分子在1秒内对A1的碰撞 A1在1秒内受到的冲量——平均作用力F 4. A1受到的平均作用力——压强 由 有 有 n = N/V 则 引入分子的平均平动动能 则 注意: P是一个统计量, 对个别分子谈压强无意义 三 . 温度的微观本质 说明： 1、温度是描述平衡态热力学系统的物理量。当 两个系统接触却没有宏观能量传递时，两者必处于同一热平衡状态——具有相同的温度。 2、温度是个统计概念，由微观粒子动能的统计平均值决定。说少数几个分子具有多高的温度是无意义的。 例1. 理想气体系统由氧气组成，压强P =1 atm， 温度T = 27oC。 求（1）单位体积内的分子数；（2）分子的平均 平动动能. 解 （1） （2）