第六章气体动理论2007

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1、第二篇热学热学:研究热现象宏观规律及微观本质。热力学系统：大量粒子(如原子、分子)组成的物质体系。热力学:不注重物质的微观结构，只根据观察和实验所得热力学规律，用逻辑推理方法研究系统在物态变化过程中有关热功转换等。（可检验统计物理学微观理论正确性)气体动理论:从物质微观结构出发，依据力学规律，用统计方法来推求宏观量与微观量统计平均值间的关系，解释宏观热现象及有关规律的微观本质。59（可揭示微观机制使热力学理论获得更深刻的意义）------------------------------------

2、------------------------------------第六章气体动理论本章以理想气体为研究对象，从气体分子无规热运动出发，运用统计方法研究大量气体分子的热运动规律，给出微观模型解释。基本要求*从宏观和统计意义上理解压强、温度、内能等概念。*理解理想气体的压强公式和温度公式，推导气体压强公式，了解从模型、统计平均、宏观量与微观量到宏观量的微观本质。*了解玻耳兹曼能量分布律,麦克斯韦速率分布律及速度分布函数和速率分布曲线的物理意义。*了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。59教学内容

3、§6-1理想气体物态方程§6-2理想气体的压强和温度§6-3能量均分定理和理想气体的内能§6-4分子的速率分布和能量分布§6-5气体分子的碰撞作业6-02）、6-04）、6-06）、6-08）、6-10)6-13）、6-15）、6-16）、6-18）、6-19）、6-23）、6-26）、6-29）、6-31）、6-33）。助教-------------------------------------------------------------------------§6-1理想气体物态方程一气

4、体的状态参量59对一定量气体，其宏观状态可用气体体积V、压强P、温度T来描述，这三个物理量称为气体的状态参量。1体积：盛气体容器的容积，SI制:米3(m3)，常用：升(L)1m3＝1000L2压强：大量气体分子频繁碰撞容器壁产生的平均效果的宏观表现，与分子无规则热运动的频繁程度和剧烈程度有关。国际单位制:帕斯卡(Pa)，常用：厘米汞高、标准大气压等，1cmHg(厘米汞高)＝1.333×103Pa1atm(标准大气压)＝76cmHg＝1.013×105Pa3温度：*热力学第零定律:设系统A和B原处在

5、各自的平衡态，让它们互相接触，热传递,59最后必达到一个共同热平衡态。当A和B分别与系统C处于热平衡，那么A和B必处于热平衡。*温度:处于同一热平衡态的所有热力学系统都具有某种共同的宏观性质，描述这个宏观性质的物理量就是温度。*国际单位制:开尔文，符号K(热力学温标)*摄氏温标与热力学温标的关系:t＝T－273.15二平衡态气体的状态参量不随时间而变化，这样的状态称为平衡态。平衡态是一理想的热动平衡状态。三理想气体物态方程1.理想气体的微观模型：分子没有大小，可看成弹性质点，除碰撞外分子间没有作5

6、9用力，由这种运动着的弹性分子组成的气体叫做理想气体。2.理想气体物态方程:一定量的理想气体处于平衡态时，状态参量满足(6-1)上式称为理想气体物态方程。式中:R＝8.31J·mol－1·K－1为普适气体常量，为气体的摩尔数，其中:m为气体质量，M为气体摩尔质量，N为气体分子数，NA=6.02×1023mol-1为阿伏加德罗常量。可写成:59或:(6-2)式中:称为气体分子的数密度；＝1.38×10－23J·K－1为玻耳兹曼常量。注意：1.理想气体的宏观模型：密度不太高、温度不太低，压强不太大时，

7、相当好地遵从气体实验定律(玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律)的气体叫理想气体。实际上，这两种模型是一致的。2.理想气体物态方程的适用条件：（1）理想气体（2）处于平衡态3.摩尔定义为：（1）摩尔是一物系的物质的量，该物系中所包含的结构粒子与12克59碳12的原子数目相等。（2）在使用摩尔时应指明结构粒子，它可以是原子、分子、离子、电子以及其它粒子，或是这些粒子的特定组合体。由此可见，物质的量实际上就是粒子数，更确切地讲，它是以12克碳中原子的数目（其测量值即阿伏加德罗常数）为单位表示的粒子数。

8、----------------------------------------------------------------§6-2理想气体压强公式和温度公式一统计规律的基本特征大量的偶然无序的分子热运动包含着一种规律性____统计规律。1.统计规律例子:*掷骰子:每次掷出的数字都是随机的，大量投掷时，就会发现各种数值出现的比率，会随投掷次数的增加而逐渐趋于一个稳定的分布。59*电子单缝衍射实验:加速的电子垂直射向一条细缝的挡板，使电子一个一个不连续地通过单缝到达底板上，当电子