第10章 气体分子运动论ppt课件.ppt

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1、第三篇热学1第10章气体分子运动论2前言一、热学的研究对象及内容▲对象：宏观物体（大量分子原子系统）或物体系—热力学系统。▲内容：与热现象有关的性质和规律。外界系统外界例如汽缸：微观上说是与热运动有关。热现象宏观上说是与温度T有关；3二、热学的研究方法▲热力学（thermodynamics）宏观基本实验规律热现象规律逻辑推理特点：普遍性、可靠性。▲统计力学（statisticalmechanics）对微观结构提出模型、假设统计方法热现象规律特点：可揭示本质，但受模型局限。4三、几个概念1.平衡态（equ

2、ilibriumstate）：不随时间变化的状态（动平衡）。系统的宏观性质在不受外界影响的条件下形式的物质与能量交换），（与外界无任何要注意区分平衡态与稳定态。平衡态T1T1热库（恒温）系统稳定态T2热库热库T1（恒温）（恒温）系统5宏观量描写单个微观粒子运动状态的物理量只能间接测量）。3.微观量（microscopicquantity）：（一般如分子的2.宏观量（macroscopicquantity）：表征系统宏观性质的物理量（可直接测量）。广延量（有累加性）：如M、V、E强度量（无累加性）：如p

3、、T65.物态方程（equationofstate）：态参量之间的函数关系：4.物态参量（态参量）（stateparameter）：描写平衡态的宏观物理量。如：气体的p、V、T一组态参量一个平衡态描述对应理想气体物态方程：7需要在热学中加以定义。态参量p、V、T中，T是热学特有的物理量，实验表明：则A与B必然热平衡“分别与第三个系统处于同一热平衡态的两—热平衡定律（热力学第零定律）个系统必然也处于热平衡。”若A与C热平衡B也与C热平衡四、温度（Temperature）8温度：处于同一热平衡态下的热力学

4、系统所具有的共同的宏观性质。平衡态的系统有相同的温度。统内部的热运动（对质心的运动）状态。五.温标（temperaturescales）在>0.5K的范围适用（低压3He气）。1.理想气体温标：温标：温度的数值标度。一切处于同一热温度取决于系用理想气体做测温物质的温标，单位：K（Kelvin）。理想气体温标9T3为水的三相点(triplepoint)，规定T3=273.16K一定质量的理想气体有规律：2.热力学温标T：性的温标，不依赖测温物质及其测温属于是有想气体温标一致，单位：K。在理想气体温标有效范

5、围内与理103.摄氏温标t：t=（T-273.15）t3=0.01与热力学温标的关系：水的三相点的摄氏温度为11六.理想气体的状态方程—玻尔兹曼常量（BoltzmannConstant）（m气体质量，M气体摩尔质量，NA阿伏伽德罗常量，n气体分子数密度）12§10.1理想气体的压强§10.3能量均分定理§10.4麦克斯韦速率分布律§10.5玻耳兹曼分布§10.8范德瓦耳斯方程§10.6气体分子的平均自由程§10.7输运过程§10.2温度的统计意义目录13一、气体动理论的基本观点1.宏观物体由大量

6、分子、原子构成，有一定的间隙；2.分子永不停息地作无规则运动—热运动3.分子间有一定相互作用力。分子间§10.1理想气体的压强14二、理想气体的微观假设1.关于每个分子的力学性质（1）大小—分子线度<<分子间平均距离；（2）分子力—除碰撞的瞬间，在分子之间、分子与器壁之间无作用力；（3）碰撞性质—弹性碰撞；（4）服从规律—牛顿力学。152.关于大量分子的统计假设（对平衡态）（2）由于碰撞，分子可以有各种不同的速度，（1）无外场时，分子在各处出现的概率相同，速度取向各方向等概率，即：注意：统计规律有涨落，

7、统计对象的数量越大，涨落越小。163.分子热运动和统计规律分子热运动：大量分子做永不停息的无规则运动。基本特征：(1)无序性(2)统计性分子热运动具有无序性与统计性，与机械运动有本质的区别，故不能简单应用力学定律来解决分子热运动问题。必须兼顾两种特征，应用统计力学方法。某个分子的运动，是杂乱无章的，无序的；各个分子之间的运动也不相同，即无序性；这正是热运动与机械运动的本质区别。但从大量分子的整体的角度看，存在一定的统计规律，即统计性。17统计规律有以下几个特点:演示：例：扔硬币什么是统计规律性大量偶然

8、事件从整体上反映出来的一种规律性。Ni----事件i发生的次数。N----各种事件发生的总次数。定义某一事件i发生的概率为wi伽耳顿板(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。18在描写大量分子状态时往往使用统计平均值。我们描述的是大量分子的运动。一摩尔气体就有6.0221023个分子。一个个地说明其速度、位置等既无必要又无可能，因而实际上常用它们的平均值。怎样求平均值呢？以