大学物理_统计物理学1.ppt

* 第二章 气体动理论 一 研究对象 气体——大量微观粒子（分子、原子）组成的体系 二 研究内容 从气体的微观结构出发，认为气体的宏观性质是大量气体分子无规则运动的平均效果。主要内容有理想气体、等概率假设等概念；分子平均平动动能、分子能量、分子速率、分子平均自由程等的统计规律。 2.1 理想气体的压强和温度 2.1.1 基本概念： 在高中是怎么定义理想气体的？ 1 理想气体的微观模型： 分子间平均距离 分子直径 除碰撞外分子间相互作用力及重力可忽略，分子视为自由运动。 分子间、分子与器壁间为完全弹性碰撞。 实际气体在温度较高，压强较低时可视为理想气体。 2 宏观态与微观态 宏观态：仅仅取决于系统宏观性质而与系统内粒子状态分布无关的状态。描述系统宏观性质的量称为状态参量。 V、 p、T 微观态：由系统内粒子状态分布决定的状态。一个宏观态可含有多个微观态。微观量：m、v 平衡态：在不受外界影响的条件下，物体的宏观性质不随时间变化的状态——平衡态 3 统计的规律性和涨落现象 （1）统计规律：一定条件下，大量偶然随机事件的整体具有确定的规律性。 伽耳顿板实验: 说明小球落入哪一个狭槽是偶然的，但大量小球按狭槽的分布服从一定的规律。 （2）涨落现象：各次实验结果与统计平均值略有偏差，这是统计规律的特点之一。 4 等概率假设 在经典统计理论中，波尔兹曼提出：对于处在平衡态的孤立系统，其各个可能的微观态出现的概率相等。设微观态的总数为p，则任一微观态出现的概率为1/p。等概率假设是经典统计理论的重要出发点，已为大量实验所证实。 A B a b c d e f g h 2.1.2 理想气体的压强 气体分子的等概率假设 气体在平衡态时： 1.气体分子在容器中各处出现的概率是均等的。即气体分子数密度处处相等。 2.气体分子沿各方向运动的概率相等，即分子速度在各方向上分量的各种平均值相等。在直角坐标系中有： 压强的统计意义 1.产生原因： 固体、液体的压强 ：重力原因 气体的压强：思考雨点打在雨伞上的感觉 2.公式导出 ： 将容器内的分子分成若干组，每一组具有相同的速度，如：v1、v2、v3、…vi、…。并设各组分子数密度为：n1、n2、n3、…ni、…。 考虑速度为vi的这组分子 (1)单个分子一次碰撞施与dS面的冲量： (2)这组分子，dt 时间内能与dS面相碰的分子数为： 这些分子对dS面的总冲量为： (3)dt时间内所有分子施与dS面的总冲量： (4) 求 p： 压强公式为统计规律，有涨落现象，对少数分子无意义。 *