《气体分子运动论》PPT课件

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1、热学热学:是研究与热现象有关的规律的科学。热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。对象的特征：大量无规运动的粒子组成超人与宇宙同时出生(150亿年前)每秒数10个分子数到现在才数了地球上全部大气约有1044个分子一个人每次呼吸气体大约是1022个分子热学的研究方法：1.宏观法.最基本的实验规律逻辑推理(运用数学)------称为热力学。优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微观本质。2.微观法.物质的微观结构+统计方法------称为统计力学其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论

2、)优点：揭示了热现象的微观本质。缺点：可靠性、普遍性差。宏观法与微观法相辅相成。第一章温度§1.1宏观与微观§1.3理想气体温标§1.4理想气体状态方程§1.2温度一.基本概念例：若汽缸内气体为系统，其它为外界热力学系统——热力学研究的对象，简称系统在给定范围内，由大量微观粒子所组成的宏观客体外界——热力学系统以外的物体，称为外界宏观量与微观量1.宏观量从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量。如M、V、P、T等2.微观量描述系统内微观粒子的物理量。如分子的质量m、直径d、速度v、动量p、能量等。对热力

3、学系统的两种描述方法：热力学平衡态一个系统在不受外界影响的条件下，如果它的宏观性质不随时间变化，我们就说这个系统处于热力学平衡态。（动态平衡）确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量状态参量——平衡态的描述状态参量的分类：几何参量（如：气体体积）力学参量（如：气体压强）化学参量（如：化学成分）电磁参量（如：电、磁场）二、温度ABABA、B两系统互不影响各自达到平衡态A、B两系统的平衡态有联系达到共同的热平衡状态（热平衡），A、B两系统有共同的宏观性质，称为系统的温度。处于热平衡的多个系统具有相同的温度隔能板导能板

4、热力学第0定律如果两个系统分别与处于确定状态的第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也将处于热平衡。温度互为热平衡的几个热力学系统，必然具有某种共同的宏观性质——温度。ABCAC、BC处于热平衡(不再发生热量交换)AB？三、理想气体状态方程R＝8.31J/mol•K普适气体常量NA＝6.023×1023/mol阿伏伽德罗常量玻尔兹曼常量:n表示单位体积的分子数气体状态参量的单位（SI）:热力学（或绝对）温标摄（修斯）温标：华氏温标：热力学第三定律：热力学零度是不能达到的！第二章气体动理论§2.1理想气体压强公

5、式§2.2温度的微观意义§2.3能量均分定理§2.4麦克斯韦速率分布率§2.7实际气体等温线§2.9气体分子的平均自由程§2.1理想气体压强公式本节是典型的微观研究方法：一般气体分子热运动的概念：分子的密度31019个分子/cm3=30亿个亿；分子之间有一定的间隙，有一定的作用力；分子热运动的平均速率约v=500m/s；分子的平均碰撞次数约z=1010次/秒。对大量分子组成的热力学系统先从微观上加以研究，然后对微观量求统计平均值，即统计学方法。最后得到微观量与宏观量的关系。一.理想气体微观模型1.对单个分

6、子的力学性质的假设分子当作质点，不占体积；（因为分子的线度<<分子间的平均距离）分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力；（忽略重力）分子与分子、器壁的碰撞是弹性的；分子的运动遵从牛顿力学规律。2.对分子集体的统计假设什么是统计规律性大量偶然事件从整体上反映出来的一种规律性。统计规律有以下几个特点:（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对大量分子组成的气体系统的统计假设：dV----体积元（宏观小，微观大）（1）分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变

7、化着（3）平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的（2）平衡态时分子按位置的分布是均匀的，即，分子数密度到处一样，不受重力影响一定质量的处于平衡态的某种理想气体，把所有分子按速率分组，在每一组内的分子速度大小，方向都差不多。二．理想气体压强公式的推导设第i组分子的速度在iiivdvvrrr+~区间内。以ni表示第i组分子的分子数密度总的分子数密度为1.一次碰撞,一个分子动量增量-2mvix设dA法向为x轴vidtdAx2.一次碰撞一个分子给予器壁的冲量2mvixvidtdAxnivixdtdA4.dt时间内传给

8、dA的冲量为3.速度在iiivdvvrrr+~区间内的分子在dt时间内与dA碰撞的分子数分子的平均平动能讨论：p：碰撞是断续的，冲量有涨落，是统计平均量n：分子数密度也有涨落，是统计平均量：是统计平均量压强公式是统计规律，而不是力学规律理想气体的压强公式§2.2温度的微观解释温度是大量分子热运动的集体表现，是统计概念，只能用于大量分子，对单个分子