气体动理论-热学基础讲义.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、理想气体的微观模型 1.分子本身的大小比起分子间的平均距离来说要小得多，故分子可视为质点，且同类分子的质量相同。 2.分子间、分子与器壁间除了相互碰撞外无其它相互作用力（分子间的相互作用、重力影响均可忽略），且碰撞是弹性的，遵守能量守恒和动量守恒定律。 把气体看作是一群自由的、作无规则运动的弹性小球的集合，这就是理想气体分子模型。; 1).容器中任一位置处单位体积内的分子数ｎ不比其它位置占优势，即ｎ为恒量。 2).等几率假设 （postulate of equal a priori probabilities）: 当气体处于平衡态时，其分子向各个方向运动的概率相等。;? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?; 物理量M 的统计平均值 ;;状态A出现的概率 ;;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压强.; 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