第六章 气体动理论 1.状态 过程 理想气体 2.分子热运动和统计规律性 3.理想气体的压强公式 4.温度 5.能均分定理 理想气体内能 6.气体分子的速率分布 7.气体分子的能量分布率 8.分子碰撞的统计分布 9.气体的迁移现象.ppt

§8.分子碰撞的统计分布 提出原因：气体分子运动速率为几百米/秒，但气体扩散却很慢，克劳修斯最先提出碰撞理论。气体的扩散、热传导均与碰撞有关，因此研究分子碰撞是本章的重要问题。 一.平均碰撞频率： 单位时间内分子的平均碰撞次数。 导出思路：假定： 分子为刚性小球，直径为d； 分子热运动平均速率为 平均碰撞频率： 自由程 (free path) ---- 在热动平衡态下，一个气体分子在任意连续两次碰撞之间所经过的直线路程。由于分子运动的无序性，分子各段自由程长度不同。 分子连续两次碰撞所走路程的平均值——平均自由程 §9.气体的迁移现象 一.粘滞现象（内摩擦现象） 1.宏观现象 见图： Z B 板运动产生的速度分布。 液体在管 道中 的速 度分布。 粘滞力： η——粘滞系数 ，与流体、温度有关。 电粘液——粘滞系数与电场有关。 ——表示流体各层流速的变化情况，一般为 Z 的函数。 2.微观解释：接触层交换分子，使分子的定向动量出现迁移。 二..热传导现象 T不一致时发生dQ的迁移 1.微观解释：接触层通过交换分子，使分子热运动动能发生迁移。 2.规律 温度梯度： 三..扩散现象 ρ不一致时发生质量迁移 1.微观解释：接触层密度的区别，使进入双方的分子数不同，出现质量迁移。见图： 设想某生物膜仅对水分子通透，将其放入装有某U型管中，一边为水，一边为某溶液。观察现象，见图： h （2）原因：水分子透膜扩散。 四.透膜扩散现象—— 渗透 （1）生物膜的特性：对溶液的通透具有选择性，称为半透膜。 “ _ ” 表示迁移方向 D—— 扩散系数 （3）渗透压π——液面高度差产生的压强差 范托夫定律：π= Cmol RT 溶液的mol 浓度 溶质mol 数 体积 （对稀溶液成立） 1升水溶解20克的糖，可产生14米水柱高的渗透压。 腹泻与脱水： §10.热力学第二定律的统计意义：（微观实质） 一.熵与无序 扩散 此过程为不可逆过程，熵增加。从分子运动来看，无序度（混乱度）增加，因此说，熵是孤立系统无序度的量度。平衡态时，系统的熵达到最大。 二. 统计意义 以气体扩散为例：见图 过程的进行方向： 以三个分子为例：见图 微观态：分子的每一种可能分布的状态。 宏观态：仅考虑分子个数，不考虑分子标号的状态。 以上共有？个宏观态，？个微观态。 出现（1）（2）宏观态的几率较小：1/8，（3）（4）宏观态的几率较大：3/8。 过程进行方向： 含微观态少的宏观态→含微观态多的宏观态 不均匀→均匀 热力学几率：某宏观态所含微观态数目。 热力学几率小的宏观态→热力学几率大的宏观态 三.熵与热力学概率 波耳兹曼提出： 无序度高 热力学概率大 波耳兹曼从统计的角度对熵给予了诠释。 熵与能量退化 熵与能都是状态函数，两者关系密切，但意义全然不同。能是从正面量度运动的转化能力，能愈大，运动转化能力愈强；熵则是从反面，即运动不能转 化的一面量度运动转化的能力。熵愈大，系统的能量将有越来越多的部分不能被利用。所以说熵表示系统内部能量的退化或贬值。或者说，熵是能量不可利用程度的量度。能量不仅有形式上的不同，而且还有着质的差别。机械能、电磁能是全部可利用的有序能量，而内能则是不能全部转化的无序能量。熵增加意味着系统能量中成为不可用能量的部分在增大，这叫做能量的退化。 第六章 气体动理论 一 研究对象 ——热运动的规律以及热运动对物体宏观性质的影响 二 研究方法 ——从物质的微观结构出发，认为物体的宏观性质是大量分子无规则运动的平均效果。用统计的方法研究物体的宏观性质是分子物理学的研究方法 。 §1 状态 过程 理想气体 一.状态参量 描述系统状态的物理量。 电磁参量 力学参量 化学参量 几何参量。 描述气体：温度 体积 压强。 二 . 平衡态 平衡过程 1.平衡态 系统与外界、系统各部分间没有能量交换，系统各部分性质均匀且不随时间变化。 2.平衡过程 系统始终处于平衡态的过程。 三. 理想气体状态方程 1.状态方程 状态参量之间满足的关系式。 2. p—V 图 状态参量满足的关系曲线。 p V O §2 分子热运动和统计规律性 一. 模型 布朗实验： 1. 物质由大量分子组成。1mol 物质的分子数： NA = 6.02×1023 2.分子力： 引力与斥力 分子间距与分子线度： 0 F r r0 3.分子作无规则的热