气体动理论-热学基础.ppt

第二篇 热学基础;§引言 热学的研究对象和研究方法;微观粒子;宏观量;2. 气体动理论 —— 微观描述; 与我们以往学习内容相比，我们现在研究的对象变了，研究的物质的运动形式变了，研究物质运动的方法变了，我们一定要学会去“接受”正确的、新鲜的、陌生的概念和方法。热学这部分特别是用统计物理学研究部分更多的是直接的给出了结果，我们没有熟悉的、更基本的知识作为基础，希望大家逐渐学会去学习和研究“全新”的概念、方法以及知识。;第5章 分子运动论;本章基本要求 1．了解分子物理学研究的对象，任务及方法； 理解分子运动论的基本观点及实验基础； 2．理解理想气体状态方程的意义，掌握此方程求解有关问题； 3．深刻理解压强和温度的本质，掌握压强公式和温度公式； 4．理解气体分子速率分布规律； 5．理解能量按自由度均分原理的基本意义； 6．理解气体内能的含义.;§5.1 状态、过程、理想气体;二.气体的状态参量;1.定义;系统从一个平衡状态开始到达另一状态经历的状态变化的过程。;非准静态过程;;(1) 理想气体是理想化模型；实际气体在压强不太高，温度不太低的条件下，可当作理想气体处理。且温度越高、压强越低，精确度越高.;§5.2 气体动理论的基本观点及其运动规律;3. 分子间存在相互作用力 ;;二、统计规律 ——;共同特点：;两类物理定律;不违反能量守恒定律的事件不是都能发生。 需要用概率理论描述和比较事物出现可能性的大小。;2）乘法定理;四、几个基本概念;2. 统计平均值;例如：;例：;从公式推导中领会经典气体运动理论的典型思想方法：;1.建立模型－理想气体;2.统计性假设（平衡态下）;3.公式推导（建立宏观量与微观量的联系）;;2）分子各方向运动概率均等;分子施于器壁的冲量;气体压强; 统计关系式;2）压强是大量气体分子对器壁碰撞而产生的。它反映了器壁所受大量分子碰撞时所给冲力的统计平均效果。若容器中只有少量几个分子，压强就失去了意义。;玻尔兹曼常数;;（A）温度相同、压强相同。 （B）温度、压强都不同。 （C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强. （D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的???强.; 例 理想气体体积为 V ，压强为 p ，温度为 T ,一个分子 的质量为 m ，k 为玻尔兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为：;三．气体分子的方均根速率; 例1．若气体分子的平均平动动能为1eV，问气体的温度为多少？;例3 试求氮气分子的平均平动动能和方均根速率设（1）在温度 t=10000C 时， （2）在温度 t=00C 时. ;例4:;一. 分布的概念; 速率;三 测定气体分子速率分布的实验;速率区间 百分数;四. 麦克斯韦速率分布定律;说明;（1）在dv 间隔内, 曲线下的面积的物理意义是什么？在v1~v2 区间内,曲线下的面积的物理意义是什么？;（2）在dv间隔内,和在v1~v2 区间内,分子数分别应该等于多少呢？;三. 麦克斯韦速率分布函数的应用 ;最可几速率;① m 一定,T 越大, ;2、利用速率分布函数求统计平均值 ;不是！;(1) 三种速率用途各 不相同 ;例1;;(2) 因为速率分布曲线下的面积代表一定速率区间内的分 与总分子数的比率，所以;§5.5 能量按自由度均分定理 理想气体的内能;火车：被限制在一曲线 上运动，自由度为1；;; 确定一个物体的空间位置所需的独立坐标数，常用i 表示。; (2) 刚性哑铃型双原子分子，确定其空间位置需分步进行： ; (3) 刚性自由多原子分子，确定其空间位置需分步进行：;分子结构 ;二. 能量按自由度均分定理; 对于分子的振动和转动同样具有动能，由于分子频繁碰撞所以统计结果是平动、振动、转动的机会统计均等，所以可以推论出如下结果：;(1) 能量按自由度均分是大量分子统计平均的结果，是分子间的频繁碰撞而致。;三. 理想气体的内能;一定质量的理想气体的内能为; 例1．在相同的温度和压强下，①．各为单位体积的氢气（视为刚性双原子分子气体）与氦气的内能之比为多少?②．各为单位质量的氢气和氦气的内能之比又为多少?; 例2．一容器为10cm3的电子管．当温度T=300K时，用真空泵把管内空气抽成压强为5×10-6 mmHg的高真空（760 mmKg = 1.013×105 Pa，空气可认为是刚性双原子分子）．问： ①．问此时管内有多少个空气分子？ ②．这些空气分子的平均平动动能的总和是多少？ ③．平均转动动能的总和是多少？ ④．平均动能的总和是多少？;;§5.6 玻耳兹曼分布律;h;二. 玻耳兹