《物理-气体动理论》PPT课件

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1、分子运动过程中频繁地与其他分子相碰撞，分子的实际运动路径是曲折无规的。正是碰撞，使得气体分子能量按自由度均分。在气体由非平衡态过渡到平衡态中起关键作用。气体速度按一定规律达到稳定分布。分子碰撞1统计平均值—无规则性—有规律，表示碰撞的基本特征。自由程：分子两次相邻碰撞之间自由通过的路程.2分子平均碰撞次数：单位时间内一个分子和其它分子碰撞的平均次数.分子平均自由程：每两次连续碰撞之间，一个分子自由运动的平均路程.相互关系：3简化模型(1)分子为刚性小球.(2)分子有效直径为d（分子间距平均值）.(3)其它分子皆静止，某分子以平均速率相对其他分子运动

2、.弹开碰撞4单位时间内平均碰撞次数：碰撞截面dnA中心在截面为柱体内的分子都能被A碰撞！t时间内路程：曲折圆柱体的体积为：曲折圆柱体内总分子数：5平均相对速率和平均速率的关系为因分子碰撞有各种可能夹角：0---180平均而言：=90∴平均相对速率和平均速率的关系6考虑其它分子的运动，分子平均碰撞次数说明单位体积中的分子数越多，分子间的碰撞越频繁。分子平均速率越大，分子间的碰撞越频繁。分子有效直径越大，分子间的碰撞越频繁。7平均自由程T一定时p一定时平均自由程与分子的有效直径d的平方及单位体积内的分子数n成反比，而与分子的平均速率无关。

3、8低压下，P<10-4mmHg时>一般容器线度(1m)认为：容器线度9例1试估计下列两种情况下空气分子的平均自由程:（1）273K、1.013时；（2）273K、1.333时.（空气分子有效直径）解1011例2.试说明气体分子模型在分子运动论中所讨论的（1）压强公式（2）内能公式（3）分子平均碰撞频率等问题时，有何不同？答：（1）分子看成质点;（2）考虑分子内部结构（单原子分子、双原子分子、多原子分子等）;（3）分子看成是有效直径为d的刚球;启示:对同样的气体分子，要根据问题不同，突出主要矛盾，忽略次要因素，建立理想模型。12一、基本要

4、求1、掌握理想气体状态方程，理想气体的压强公式和温度公式，并能从宏观和统计意义上理解压强、温度和内能等概念。2、了解麦克斯韦速率分布定律和分布函数，了解分布曲线的物理意义，理解三种统计速率。3、理解气体分子能量均分定理，理解气体分子内能的计算。4、了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程。13在任何压强、温度情况下，都严格遵守气体定律的气体，称为理想气体。1.掌握理想气体状态方程二、基本内容142.掌握理想气体压强公式、温度公式分子平均平动动能温度的统计意义：温度是气体分子热运动平均动能的量度；温度的微观实质：标志着物质内部分子无规热运动的剧烈程度.1

5、53.能量按自由度均分定理和理想气体内能公式气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均动能都相等，均为，这就是能量按自由度均分定理.分子的平均总动能16显然，温度相同时所有气体的平均平动动能均相同，但平均转动动能、平均动能随分子的结构不同而不同。单原子分子303双原子分子325多原子分子336分子结构自由度平动转动总平均动能kT23kT25kT2617理想气体内能公式①内能E与自由度i及热力学温度T成正比②理想气体的内能是温度的单值函数;184.气体分子速率分布及其统计意义速率分布函数表示在温度为T的平衡状态下，速率在v附近单位速率区间的分子数占总

6、数的百分比.几率理解:某分子速率处于v附近单位速率区间内的几率（可能性）dN表示速率在区间的分子数N：分子总数表示速率在区间的分子数占总分数的百分数19速率在内分子数占总分数的百分率速率位于区间的分子数占总数的百分比：20最概然速率平均速率方均根速率215、分子的平均碰撞次数及平均自由程22压强公式温度公式气体动理论状态参量的统计意义统计规律能量均分定理麦克斯韦速率分布平均碰撞频率平均自由程气体状态方程23三、讨论１、某刚性双原子理想气体，温度为T，在平衡状态下，下列各式的意义.(1)分子的平均平动动能(2)分子的平均转动动能(3)分子的平均总动能

7、(4)摩尔气体分子的内能(5)m千克气体的内能242、容器中装有理想气体，容器以速率v运动，当容器突然停止，则容器温度将升高。若有两个容器，一个装有He，另一装有H2气，如果它们以相同速率运动，当它们突然停止时，哪一个容器的温度上升较高。讨论：当容器突然停止时，气体分子的定向运动转化为分子无规则热运动，使其内能增加，从而温度升高．25由于，且∴设容器中气体质量为m，有∴263、(１)两不同种类的气体分子平均平动动能相等，但气体的密度不等,那么他们的压强是否相等。讨论：由于　　　　及因为所以可能则则T1=T227(２)两瓶不同种类的气体，它们压强和温

8、度相同，但体积不同，问它们单位体积分子数是否相同？单位体积中气体质量是否相同？单位体积中分子总平动动能是否相同？讨论：T1