第1章_气体分子运动论ppt课件.ppt

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1、第10章　气体分子运动论本章对理想气体的微观与宏观关系作了研究，说明了气体分子运动符合统计规律。（课时数：共3讲，6学时）热运动能量均分气体内能压强，温度微观宏观分子运动的统计规律麦克斯韦速率分布玻尔兹曼分布平均自由程真实气体的范德瓦耳斯方程重力场中的压强方均根速率平均速率最可几速率第一讲理想气体的压强与温度均分定理与内能主要内容：状态方程，压强公式，温度公式，均分定理，内能重点要求：压强的形成的微观机理难点理解：温度与内能数学方法：代数运算课外练习：P352:2,31.平衡态在没有外界的影响下(与外界无能量和物质的交换)，经过足够长的时间后，系统的宏观性质不随时间而变化状态称平衡态。一、平

2、衡态与理想气体状态方程2.状态参量压强P(单位　Pa)体积V(单位　m3)温度T(单位　K)描述宏观物理性质和状态的物理量（温度，压强，体积……..)。3.理想气体状态方程称玻尔兹曼常数压强不太大，温度不太低。实际气体能够被看趁成理想气体的条件1.理想气体的微观模型每个分子看成一完全弹性球。分子除碰撞外无相互作用；理想气体可看成大量自由地、无规则运动着的弹性球分子的集合。（1）微观模型二、理想气体压强和温度的统计意义气体分子看成质点；（2）统计性假设平衡态下，平均来说，朝各方向运动的分子数相同。在各不同方向上，分子速度的各种平均值相同。2.压强公式气体对器壁的压强，是大量气体分子对器壁碰

3、撞的结果。1.一个分子碰撞器壁给器壁的冲量；2.所有分子碰撞给器壁的总冲量；3.总冲量除以时间、面积即得压强。压强公式推导的步骤：一个速度为vi的分子对dA面碰撞（1）分子i碰撞所受的冲量=–mvix–mvix=–2mvix器壁受到的冲量2mvix（2）dt时间内和dA碰撞的速度为vi的分子分子数vixdtdAni速度vi的分子在dt时间内碰撞dA,给dA施加的冲量=2mvix2dtdAnixzyodAvixdtvi2mvix2dtdAni（3）对各种速度的分子求和，dA受到的总冲量P是宏观量，是微观量的统计平均值，这说明：理想气体的压强是一个统计平均结果。3.温度的统计意义P=nkT

4、将式比较气体温度的本质：气体的温度是气体分子平均平动功能的量度。含有统计的意义。1.自由度确定物体在空间位置的独立坐标数称物体的自由度。单原子分子自由度为3刚性双原子分子自由度为5刚性多原子分子自由度为6i(x,y,z)(x,y,z)zxy单原子分子zxy双原子分子zxy多原子分子(x,y,z)三、能量按自由度均分原理，理想气体的内能2.能量按自由度均分原理由于大量分子的频繁碰撞，平衡态时，无论平动、转动、振动、每个自由度上的能量平均来讲是相等的为每个分子的平均动能3.理想气体的内能1mol理想气体的总动能M克理想气体的内能(理想气体分子间无相互作用，内能即总动能)练习1.一个温

5、度为17℃、容积11.2×10-3m3的真空系统已抽到其真空度为1.33×10-3Pa．为了提高其真空度，将它放在300℃的烘箱内烘烤，使吸附于器壁的气体分子也释放出来．烘烤后容器内压强为1.33Pa，问器壁原来吸附了多少个分子？[解答]烘烤前容器内单位体积内的分子为n1=p1/kT1=3.32×1017(m-3)，烘烤后容器内单位体积内的分子为n2=p2/kT2=1.68×1020(m-3)．器壁原来吸附的分子数为N=(n2–n1)V=1.88×1018．2.已知275K和1.00×103Pa条件下气体的密度ρ=1.24×10-5g·cm-3，求：（1）气体的方均根速率（2）气体的摩尔质量μ

6、，并指出是什么气体．[解答]（1）气体的密度为ρ=1.24×10-2(kg·m-3)，根据气体压强和能量的公式得气体的方均根速度为=491.87(m·s-1)（2）根据理想气体状态方程由于气体密度为ρ=M/V，所以方程可变为气体的摩尔质量为μ=ρRT/p=0.0283(kg)．这种气体是氮气N2．3.当温度为0℃时，求：（1）N2分子的平均平动动能和平均转动动能；（2）7gN2气体的内能．[解答]（1）N2分子有t=3个平动自由度，其平均平动动能为=5.65×10-21(J)将N2分子当作刚体，它就还有r=2个转动自由度，其平均转动动能为=3.77×10-21(J)（2）N2分子的摩尔质量为μ

7、=0.028kg，质量M=0.007kg的N2分子的摩尔数为n0=M/μ=0.25，分子总数为N=n0NA，其中NA=6.02×1023为阿佛伽德罗常数，而气体普适常量R=kNA=8.31(J·K-1·mol-1)．N2分子的自由度为i=t+r=5，气体的内能为=1.417×103(J)4.一容器被中间隔板分成体积相等的两半，一半装有氦气，温度为250K；另一半装有氧气，温度为310K．两种气体的