第十六章气体分子动理论

《第十六章气体分子动理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十六章气体分子动理论◆本章学习目标本章以气体为研究对象，从气体分子热运动观点出发，运用统计方法来研究大量气体分子的热运动规律，并对理想气体的热学性质给予微观说明。◆本章教学内容1．物质的微观模型；2．理想气体的压强和温度的微观本质；3．能量均分定理；4．麦克斯韦气体分子速率分布率；5．分子平均自由程，碰撞次数；6．非平衡态下气体内的迁移现象。◆本章教学重点平衡态，理想气体压强公式及分子平均平动动能，麦克斯韦分布函数，平均速率，方均根速率，最概然速率，自由度，能量均分定理，碰撞截面，平均碰撞频率，平均自由程。◆本章教学难点理想气

2、体压强公式、速率分布函数。◆本章学习方法建议及参考资料1．热学是大学物理重要的一部分，在学习分子动理论时要特别强调由大量分子构成的系统所遵从的统计规律的特点，培养学生的辩证思维。2．在本课程的教学过程中，应针对大学新生普遍对大学的教法不适应，且自学能力较差等情况，对学生进行学习方法的指导，培养学生的自学能力。3．为了培养学生分析问题和解决问题的能力，本课程应讲解适当的例题和安排一定的习题课，使学生学会正确地运用所学知识解决实际问题，同时要布置适量的习题和思考题，引导学生深入钻研物理概念，牢固掌握基础知识。伊犁师范学院物理与电子信

3、息学院《大学物理学》精品课程4．充分利用多媒体教学手段，注意在教学过程中使用电子教案与黑板的结合，并在课堂教学中注重启发式教学，组织课堂讨论、课堂提问等。主要参考资料1.《物理学》，马文蔚等编，高等教育出版社，20022.《热学》，李椿等编，高等教育出版社，19903.《新概念物理教程·热学》，赵凯华等编，高等教育出版社，19983.《〈普通物理学教程·热学〉（第二版）习题思考题解题指导》,秦允豪编,高等教育出版社,2004伊犁师范学院物理与电子信息学院《大学物理学》精品课程§16.1气体的状态参量平衡态一、分子运动理论的基本概

4、念1．物质是由分子（或原子）组成的。2．分子在不停地做无规则运动，剧烈程度与温度有关。3．分子间有相互作用力。综上所述，宏观物体是由大量分子或原子组成的，分子间有间隙，所有分子都处在不停的无规则运动中，并且分子间有相互作用力，此即宏观物体的微观模型。二、状态参量对一定量的给定气体的状态，常用气体的体积V，压强P，温度T三个物理量描述。把这三个标志气体状态的物理量叫状态参量。1．体积V：气体分子所能达到的空间2．压强P：气体分子施予器壁单位面积上的垂直压力3．温度T：宏观上表征物体冷热程度，微观上反映大量分子热运动激烈程度。三、平

5、衡态热力学中，把包含大量分子的物体称为热力学系统，处于系统外与系统的状态直接相关的一切环境称外界，一个热力学系统在无外界影响的条件下，经过足够长的时间后系统的宏观状态不再随时间变化，此时的状态称平衡态。应当指出平衡态是指系统的宏观性质不随时间变化的状态。从微观方面看，组成系统的分子的热运动并未停止，只是分子运动的平均效果不随时间改变，因此，热力学中的平衡是动态平衡，通常把这种平衡叫热动平衡。四、理想气体状态方程处于平衡态下的一定量的气体，温度T，压强P，体积V这三个状态参量中任一参量发生变化时，其他两个参量也将随之变化，即f(P

6、,V,T)=0伊犁师范学院物理与电子信息学院《大学物理学》精品课程此称物态方程。1834年克拉珀龙把玻—马定律、盖.吕萨克定律、查理定律用统一形式表示为在标准状态下，T=273.15k，对于质量为Mkg，摩尔质量为的理想气体状态方程应为伊犁师范学院物理与电子信息学院《大学物理学》精品课程§16.2理想气体压强一、理想气体的微观模型1．分子间本身线度与分子间平均距离相比可忽略，因此分子可看成质点。2．除碰撞一瞬间外，分子间无相互作用。3．分子间及分子与器壁间碰撞是完全弹性碰撞。二、理想气体的压强公式1．统计假设A．在平衡态下，对大

7、量作无规则运动分子而言，平均向各个方向运动分子数相等B．在平衡态下，气体性质与方向无关，因此对大量分子而言，三个速度分量的各种统计平均值都相等C．就统计效果而言，分子与器壁碰前动量不变D．器壁是光滑的，分子碰撞时入射角等于反射角2．压强公式推导容器中气体在宏观上施予器壁的压强是大量分子对器壁不断碰撞的结果，就某分子而言，对器壁的碰撞是断续的，偶然的，但对大量分子整体而言，每一时刻都有许多分子与器壁相碰，所以宏观上表现出恒定，持续压力。设任意一形状容器贮有一定量理想气体，体积V，含N个分子，单位体积内分子数。每个分子的质量为m，把

8、分子分成若干组。认为每组内分子速度相等。并假设单位体积内各组分子数为，则。平衡态下器壁各处压强相等，所以取直角坐标系x,y,z，垂直于x轴方向，取一小块面积。A．单个分子在一次碰撞时对的作用设某一分子与相碰速度，分量分别为，故分子在碰撞过程中动量改变为伊犁师范学