大学物理理想气体的状态方程与内能.pptVIP

第7章气体动理论7.1理想气体的状态方程与内能*作者杨鑫第7章气体动理论7.1理想气体的状态方程与内能*作者杨鑫主讲教师杨鑫1辽宁工大基础教学部物理教研室2大学物理多媒体电子教案第三篇热学总结出自然界与热现象有关的一些基本规律统计物理学热力学从微观结构出发以实验事实为基础从能量观点出发用归纳和分析方法以每个分子遵循力学规律为基础运用统计方法揭示热现象的微观本质演示：内燃机演示：无规则运动找出宏观量和相应的微观量平均值之间的关系热学研究与热现象有关规律的学科演示：卫星回收演示：电冰箱玻耳兹曼气体动理论第7章麦克斯韦理想气体的状态方程与内能01教学基本内容02理想气体的状态方程03压强和温度的微观解释04热力学平衡态05理想气体的内能06有物质交换一、热力学平衡态1.平衡态(1)热力学系统系统孤立系统封闭系统开放系统有能量交换无能量交换无物质交换有能量交换无物质交换所研究的物体或物体系(气体分子)处于系统以外的物质外界描述系统中每个做热运动的微观粒子的物理量描述系统整体表现物理量宏观量微观量(2)质量速度位置演示：分子运动不随时间改变的状态一个平衡态另一平衡态一系列中间状态状态变化过程无限接近平衡态准静态过程(平衡过程)(热力学过程)(3)平衡态在没有外界影响的条件下热动平衡系统的宏观性质铜棒沸水冰水混合物演示：平衡态2.状态参量(2)压强气体作用在器壁单位(1)体积气体分子所能达到的空间单位帕斯卡(Pa)m3单位面积上的正压力演示：平衡态演示：分子运动热力学温标(3)温度摄氏温标表示物体的冷热程度（K）温标准静态过程演示：准静态过程单位在P-V图上一条曲线二、理想气体的状态方程1.理想气体在任何情况下都绝对遵守“三大实验定律”的气体真实气体玻意耳-马略特定律查理定律盖-吕萨克定律等温过程等体过程等压过程温度不太低压强不太高理想气体气体比较稀薄2.理想气体的状态方程(1)气体质量一定常量(2)用分子数密度n表示分子数密度玻尔兹曼常数(3)混合气体的压强三、压强和温度的微观解释③分子间的碰撞是完全弹性碰撞1.理想气体微观模型及统计假设①分子可视为质点②除碰撞外，分子力不计返15弹性的自由运动的质点在两次碰撞间，分子作匀速直线运动(1)微观模型演示：分子运动演示：分子作用力自由运动气体分子的运动遵从牛顿运动定律各个方向上速率的各种平均值相等返18演示：分子运动沿各个方向运动的分子数密度相同统计假设2.压强公式计算与x轴垂直的A1面的压强分子a动量的增量A1面给分子a的冲量返13分子a给A1面的冲量演示：分子运动分子a连续两次与A1面碰撞的时间间隔单位时间内，分子a对A1面的碰撞次数单位时间内，分子a对A1面的冲量单位时间内,分子a对A1面的平均作用力01单位时间内，所有分子对A1面的平均作用力02返1401分子的平均平动动能02气体作用于器壁的压强03大量气体分子04正比05单位体积内的分子数06分子的平均平动动能07压强微观意义08在单位时间内09施于器壁10单位面积11平均冲量12温度是气体分子平均平动动能的量度01温度的微观本质02(1)温度公式与气体的摩尔质量的平方根成反比3气体分子的方均根速率1与气体热力学温度的平方根成正比2(2)气体分子的方均根速率自由度确定一个物体在空间位置气体分子只有平动、转动刚性气体分子双原子分子多原子分子单原子分子如：He、Ne等如：H2、O2等如：H2O、NH3等分子内原子间距离保持不变(结构)所需要的独立坐标数目没有原子间的振动四、理想气体的内能(1)单原子分子(2)双原子分子平动转动(3)三原子以上多原子分子平动转动平动演示：质点自由度演示:刚体自由度气体分子的平均平动动能平均地分配在每一个平动自由度上每个平动自由度的平动动能是2.能量均分原理分子的平均平动动能内容分子的任何一个自由度平均动能都相等分子平均动能分子的平均转动动能分子各种动能的计算分子的总动能在温度为T的平衡态下内能01一摩尔理想气体内能02一定量理想气体的内能03分子的平均动能所