第16次课第六章气体动理学基础.ppt

第 六 章 第6章 气体动理学理论 6.1 气体动理学的基本概念 6.2 理想气体状态方程 6.3 理想气体的压强和温度公式 6.4 能量均分定理 理想气体的内能 6.5 麦克斯韦速率分布定律 6.6 玻尔兹曼分布定律 6.7 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 6.8 气体内的迁移现象 6.9 非理想气体状态方程 6.1 气体动理学的基本概念 6.2 理想气体状态方程 6.3 理想气体的压强和温度公式 温度公式： 6.4 能量均分定理 一.自由度 i 确定物体空间位置所需的独立坐标数 二.能量均分定理 在平衡状态下，不论何种运动，相应于每一自由度的平均能量都应相等，即：每个自由度的平均动能均为： 二.能量均分定理 在平衡状态下，不论何种运动，相应于每一自由度的平均能量都应相等，即：每个自由度的平均动能均为： 三.理想气体的内能 三.理想气体的内能 例1.一容器分成等容积的两部分，分别储有不同类型的双原子理气，它们的压强相等，在常温常压下，它们的温度、内能是否相等？ 6.5 麦克斯韦速率分布律 6.5 麦克斯韦速率分布律 2.速率分布矩方图： 3.速率分布函数、曲线： 二.麦克斯韦速率分布律 二.麦克斯韦速率分布律 三.三种统计速率 三.三种统计速率 四.麦克斯韦速率分布律的实验验证 例2. 试分析下面两式的物理意义 复习： 6 – 4 , 5 预习： 6 – 5 , 6 , 7 作业： 练习十五 思考：设地球表面空气的温度不随高度改变，则：大气压强随高度的变化规律如何？ * 一.系统(热力学系统)与外界 二.宏观参量与微观参量 四.平衡态：温度一定 三.统计方法：联系宏观与微观描述的方法 五.准静态过程：过程进行得足够缓慢，系统所经历的各中间状态非常接近于平衡态的过程 一.理想气体状态方程 二.理想气体的等温线 压强公式： 压强、温度概念是统计概念 方均根速率 单原子分子：i = t = 3 刚性双原子分子：i = t + r = 5 刚性三原子及多原子分子：i = t + r = 6 非刚性双原子分子： i = t + r + s = 6 非刚性多原子分子：i = t + r + s 单原子分子： 刚性双原子分子： 刚性多原子分子： 单原子分子气体： 刚性双原子分子气体： 刚性多原子分子气体： 一.基本概念 1.速率分布表： 90以下 6.2 90 —140 140 — 190 190 — 240 240 — 290 290 — 340 340 — 390 390以上 10.32 18.93 22.7 18.3 12.8 6.2 4.0 Hg分子在某温度时 2. 速率分布矩方图： 6.2% 10.32% 18.93% 22.7% 18.3% 12.8% 6.2% 4.0% 0 90 140 190 240 290 340 390 用面积代表 6.2% 10.32% 18.93% 22.7% 18.3% 12.8% 6.2% 4.0% 0 90 140 190 240 290 340 390 1)每个小长方形面积代表某速率区间的分子数 占总分子数的百分比?N/N 2)所有小面积的和恒等于一 3) 时，小矩形面积的端点 连成一函数曲线 速率分布函数曲线 1)每个小长方形面积代表某速率区间的分子数占总分子数的百分比dN/N 2) 3) 极大值对应的速率 最概然速率 附近单位速率区间的分子数占总分子数的百分比最大 2.麦克斯韦速率分布函数： 的分子数占总分子数的百分比 1.分布律 在平衡态下，气体分子速率在 区间 (概率) 0 500 1000 1500 2000 2500 v(m/s) 3.麦克斯韦速率分布曲线： 1.最概然速率： 2.平均速率： 1.最概然速率： 2.平均速率： 3.方均根速率： 速率分布的实验验证，必须有足够高的真空 施特恩（1920）、蓝眉尔脱实验 我国物理学家葛正权测定了铋蒸汽分子速率分布(1934),结果与麦克斯韦速率分布律大致相符 1955年密勒和库实的实验，比较精确地验证了麦克斯韦速率分布律 兰媚尔实验 速率筛原理： 通过的 分子速率： 改变 即可改变通过的分子速率 P 分子源 （装置置于真空之中） S’ W’ ? W 狭缝屏 淀积屏 ? ? 速率筛 例3.设气体服从麦克斯韦速率分布律，试求气体分子速率与最概然速率之差不超过 的分子数占总分子数的百分率 例4. P.223、6-20 *