压强和温度的微观解释.pptVIP

太原理工大学物理系李孟春编写太原理工大学物理系李孟春编写所有“物质”都由“分子、原子”组成分子是组成物质的保持物质化学性质的最小单元，如：H2O,CO2,N2,……原子是组成单质和化合物的基本单元,它由原子核和电子组成.01物质是由大量的原子或分子组成，且不连续的034-2压强和温度的微观解释02一、物质的微观模型布朗运动由于分子之间频繁的碰撞,使分子运动速度的大小跳跃地改变着,运动的方向无定向地改变着.物质分子都在不停顿地作无规则运动.与整体、定向运动不同，质心动量为零.物质分子处于不停顿的无规则运动状态图为分子力f与分子间距r的关系曲线.r0~10-10m当rr0时，分子主要表现为斥力当rr0时,分子主要表现为引力r~10-9m时,引力为零,故分子力是短程力.3分子之间存在相互作用伽尔顿板实验小钉等宽狭槽小球落在哪个槽是偶然事件大量小球一个一个投入或一次投入，分布情况大致相同二、统计的基本思想1统计规律大量偶然事件从整体上反映出来的一种规律性……统计规律。概率设N为实验总次数，NA为事件A出现的次数，则在一定条件下，某偶然事件出现的可能性的大小。统计规律的特点:（1）只对大量偶然的事件才有意义.（2）它是不同于个体规律的整体规律(量变到质变).（3）总是伴随着涨落.---统计平均值测量物理量M:M1、M2、?Mn出现次数分别为N1、N2、?NnM的算术平均值为N足够大：平均值真实值统计平均值宏观量：表征大量分子的整体特征的量.如温度、压强、热容等，可由实验直接测量.01微观量：表征单个微观粒子运动状态的物理量.如某个分子的质量、速度、能量等，一般不能直接测量.宏观量和微观量宏观量是微观量的统计平均值.尽管个别分子的运动杂乱无章,但从大量分子的整体来看，存在一定的统计规律。02030405分子数目太多,无法解这么多的联立方程.即使能解也无用.必须用统计的方法来研究.分子与分子,分子与器壁的碰撞为完全弹性碰撞.理想气体的微观模型分子当作质点，不占体积；研究单个分子的运动服从牛顿力学.分子之间除碰撞的瞬间外,无相互作用力.(忽略重力)四、理想气体的压强和温度02010304分子的速度按方向的分布是各向均匀的;对大量分子组成的气体系统的统计假设平衡态时分子按位置的分布是均匀的;分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着;3理想气体压强公式的推导设边长为x,y,z的长方体容器中，有N个同类气体分子(质量m).研究A1受的压强：第一步某个分子与A1面碰撞xyzxyzA1A2°?v1v′1vx对于?分子，质量m，碰撞瞬时速度v1则?分子与A1面碰撞一次施加的冲量:2mvxx方向?分子受到冲量第二步A1面1秒钟受到?分子的总冲量?分子在A1,A2之间往返一次所需时间为则1秒内?分子与A1碰撞次数1秒钟A1受到?分子的总冲量xyzxyzA1A2°?v1v′1vx第三步N个分子在1秒内对A1的碰撞A1在1秒内受到的冲量——平均作用力F1秒钟A1受到?分子的总冲量第四步A1受到的平均作用力——压强由01有02由于01压强公式02定义平均平动动能03压强公式又可以写成04压强的实质是大量分子碰撞在单位面积器壁上的平均冲力。压强公式表示了宏观可测量压强与微观量（分子的数密度、分子平均平动动能）统计平均值之间的关系。大量分子与器壁不断碰撞的结果，是统计平均值，对单个分子谈压强是毫无意义的。压强公式是一个统计规律，而不是力学规律.说明:压强公式虽然是从立方体中推出的，对其他容器所得结果相同。12345p=nkT只与温度有关理想气体的温度公式由理想气体状态方程有玻耳兹曼常量由压强公式温度是统计概念，只能用于大量分子.01010203040506说明:平衡态下分子平均平动动能正比于气体的温度.温度标志物体内部分子无规运动的剧烈程度.温度是标志气体处于热平衡状态的物理量.分子运动永不停息.热力学零度不可能达到.0203040506例1某容器内的分子数为1026m-3，每个分子的质量为3×10-27kg，设其中六分之一分子数以速率v＝200m/s垂直地向容器的一壁运动，其余的六分之五分子或离开此壁，或平行于此壁方向运动。设分子与气壁的碰撞为完全弹性碰撞，则解（1）每个分子作用于气壁的冲量等于气体分子动量增量的负值（1