第6章分子物理学

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1、第一讲本章基本要求1.掌握气体分子运动论的基本观点、掌握理想气体压强公式及平均平动动能与温度的关系式，理解压强和温度的微观本质。2.理解能量按自由度均分定理，掌握理想气体内能的计算。3.理解麦克斯韦速率分布律。学习本章应注意的问题1.理想气体是气体的一种理想化模型。由于气体分子运动沦的任务是研究气体宏观现象和宏观规律的本质井确定宏观量与微观量之间的关系，所以要注意从宏观和微观两个角度所定义理想气体概念。2.要弄清宏观量与微观量的概念。宏观量是表征大量分子集体特性的量，如压强、温度、体积、热容量等；微观量是去征个别分子特性的量，如分子（或原子）的大小、质量、速度

2、、能量等。3.要特别体会统计假设及由此引出的统计平均方法。4.对二蹙重藝徽繳競量的数量级赛竊一个較奎關喲了絲'如常瀛常腿下夯乎的次亦、＞茅嫩密慶、绘爭透率筹°一、物质运动理论的基本观点（1）宏观物体是由大量微粒一分子（或原子）组成的。（2）物体中的分子处于永不停息的无规则运动中，其激烈程度与温度有关。（3）分子之间存在着相互作用力。从上述物质分子运动论的基本观点出发，研究和说明宏观物体的各种现象和性质是统计物理学的任务。二、本章主要内容（P.265）本章讨论的气体分子运动论是统计物理学最简单最基本的内容。目的在于使我们了解一些气体性质的微观解释，并学到一些统计

3、物理的基本概念和方法。第六章气体动理论第一节状态参量过程理想气体一、状态参量一热学系统状态的描述确定热学系统的宏观性质的量称为状态参量。常用的状态参量有四类：1.几何参量（如：气体体积）2.力学参量（如：气体压强）3.化学参量（如：混合气体各化学组的质量和摩尔数等）4.电磁参量（如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等）5.热学参量（如：温度，爛等）注意：如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成分有关的性质，系统中又不发生化学反应，则不必引入电磁参量和化学参量。此时只需温度、体积和压强就可确定系统的状态。二、p、V.T的单位1.体积卩物理意义：热学

4、系统中的物质所能达到的空间范围大小的量度单位（SI制）:M?（立方米），L、ml2.压强F物理意义：作用于容器壁单位面积上的正压力的大小，P=—S单位：在SI制中，压强的单位为帕斯卡，符号为Pa.常用的单位有标准大气压（刀加），latm=l.013x10'Pa。1.温度和温标温度为系统内物质冷热程度的量度；温标是温度的数值表示方法。热力学温标，记号久单位：开尔文，&摄修斯温标，记号：t,单位：°C;两者关系：/=7^-273.15或卩=（+273.15注意：（1）温度是热学中特有的物理量，它决定一系统是否与其他系统处于热平衡。处于热平衡的各系统温度相同。（2）

5、温度是状态的函数，在实质上反映了组成系统大量微观粒子无规则运动的激烈程度。实验表明，将几个达到热平衡状态的系统分开之后，并不会改变每个系统的热平衡状态。这说明，热接触只是为热平衡的建立创造条件，每个系统热平衡时的温度仅决定于系统内部大量微观粒子无规运动的状态。有关温度和温标的理论问题请参阅物理专业热学教材。二率结与外黒「热另学系统（简称系统）在给定范围内，人们所研究的由大量微观粒子所组成的宏观客体。本课程中主要研究气体系统。2.系统的外界（简称外界）能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体。四、平衡态和平衡过程：1.热力学平衡态A、处力学平衡以定义：一个

6、系统在不受外界影响的条件下，如果它的宏观性质不再随时间变化（处于热平衡、力学平衡与化学平衡），我们就说这个系统处于热力学平衡态。平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。思考：（1）系统的宏观性质用什么描述？（2）外界对系统的影响可以通过那些途径？B、热平衡态图示，例图6-2,p-V图P-V图上的过程曲线上的一个点代表一个平衡态。注意：（1）平衡态为一个理想模型；（2）平衡态与稳恒态的区别，稳恒态不随时间变化，但由于有外界的影响，故在系统内部存在能量流或粒子流。稳恒态是非平衡态。对平衡态的理解应将“无外界影响'‘与“不随时间变化”同时考虑，缺一不可；（3）平衡态为热

7、动平衡平衡态下，组成系统的微观粒子仍处于不停的无规运动之中，只是它们的统计平均效果不随时间变化，因此热力学平衡态是一种动态平衡，称之为热动平衡。2、平衡过程：当气体状态变化过程进展得十分缓慢，使所经历的一系列蹭状态，都无限接近平衡状态，这个过程叫做平衡过程。五、理想气体的状态方程1.状态方程:一个热力学系统的平衡态可由四种状态参量确定。平衡态下的热力学系统存在一个状态函数温度。温度与四种状态参量必然存在一定的关系。所谓状态方程就是温度与状态参量之间的函数关系式，T-八卩""丿，此定义适合于任何热力学系统.状态方程在热力学中是通过大量实践总结来的。然而应用统计物

8、理学，原则上可根据物质的微观结构推导出