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1、第七章气体动理论7-0.平衡状态理想气体状态方程7-1物质的微观模型统计规律性7-2理想气体的压强公式7-4能量均分定理理想气体的内能7-3理想气体的温度和分子 平均平动动能的关系7-5麦克斯韦气体分子速率分布律7-6玻耳兹曼能量分布律7-7分子平均碰撞次数和平均自由程下页上页结束返回人体热图热学(Heat)宏观法与微观法相辅相成.热学是研究与热现象有关的规律的科学.热学的研究方法1.宏观法.最基本的实验规律逻辑推理------称为热力学优点：可靠、普遍.缺点：未揭示微观本质.2.微观法.物质的微观结构+统计方法------
2、称为统计力学其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)优点：揭示了微观本质。缺点：可靠性、普遍性差.热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现.大量分子的无规则运动称为热运动.下页上页结束返回7-0.平衡状态理想气体状态方程2.宏观量与微观量(1)宏观量:从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量.如M、V、E等----可以累加，称为广延量.P、T等----不可累加，称为强度量.(2)微观量:描述系统内微观粒子的物理量.如分子的质量m、直径d、速度v、动量p、能量等.一.有关概念1.热力学系统与外界热力学研究的对象----热
3、力学系统.包含大量的分子,原子.以NA=6×1023计与热力学系统相互作用的环境称为外界.微观量与宏观量有一定的内在联系.下页上页结束返回二.气体的状态参量表示系统有关特性的物理量叫状态参量.描述气体系统的状态参量有:体积V,压强P,温度T或t.1.体积V气体分子无规则热运动能达到的空间称为气体的体积.容器中的气体的体积就是容积.在SI中,单位是立方米.2.压强P大量气体分子与器壁碰撞,器壁单位面积所受的正压力.在SI中,单位:帕斯卡(pa)1pa=1N·m-2常用大气压(atm)1atm=1.013105pa=760mmH
4、g3.温度表征气体热运动剧烈程度的物理量.温度的数值表示叫温标.常用温标有热力学温标T(K)摄氏温标t(单位:度ºC)t=T-273.15下页上页结束返回在不受外界影响的条件下,系统的宏观性不随时间改变的状态称为平衡态.平衡态是理想化模型，我们研究平衡态的热学规律.处于平衡态的气体,它的状态可用一组p、V、T值来表示,在p—V图上为一确定的点.•A(p1,V1,T1)•B(p2,V2,T2)OpV三.平衡态与平衡过程气体从一个平衡态经一系列中间状态变化到另一个平衡态的过程,如果中间状态无限接近平衡态,为平衡过程平衡过程可用P-
5、V图上的实线表示.下页上页结束返回处在平衡态的系统的宏观量，如压强P,不随时间改变，但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样，这称为涨落现象，分子数越多，涨落就越小。上例中两侧粒子数不可能严格相同，这里的偏差也就是涨落布朗运动是可观测的涨落现象之一.处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变.这称为动态平衡.箱子假想分成两相同体积的部分,达到平衡时,两侧粒子有的穿越界线’但两侧粒子数相同.四.动态平衡与涨落下页上页结束返回处于平衡态的一定量的气体,其物态可用T、
6、P、V三个物态参量来描述.T=f(p,V)在任何情况下，都遵守玻意耳定律、盖吕萨克定律、查理定律和阿伏伽德罗定律的气体叫理想气体.理想气体物态方程为式中R是摩尔气体常量在SI中R=8.31J·mol–1·K–1理想气体物态方程在热工中R=2cal·mol-1·K-1有时用R=0.082atm·L·mol-1·K-1有时理想气体状态方程写为实际气体在常温和较低压强下可近似看成理想气体.下页上页结束返回7-1物质的微观模型统计规律性一.分子的数密度和线度实验表明:任何一种物质每1mol所含的分子数目均相同,为NANA=6.022
7、1023mol-1单位体积内的分子数叫分子数密度.实验表明:在标准状态下,分子的直径约为10-10m,分子之间的间距约为分子直径的10倍.二.分子力图为分子力f与分子间距r的关系曲线fror0当rr0时,分子主要表现为引力当r>10-9m时,分子间作用力可忽略故分子力是短程力.下页上页结束返回三.统计规律定义:某一事件i发生的概率为PiNi----事件i发生的次数N----各种事件发生的总次数例.扔硬币大量偶然事件从整体上反映出来的一种规律性。统计规律有以下几个特点:（1）只对大量偶然的事件才
8、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.对单个气体分子而言,它的运动遵守牛顿定律,但由于气体分子无规则的运动,且气体含有大量分子,因此这种大量分子的行为满足统计规律.下页上页结束返回2.分子之间除碰撞的瞬间外,无相互作用力.(忽略重力)
