第六章_气体动理论.ppt

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1、第六章气体动理论一了解气体分子热运动的图像.二理解理想气体的压强公式和温度公式，通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想和方法.能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念.了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现.教学基本要求三了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体（刚性分子模型）的定体摩尔热容、定压摩尔热容和内能.五了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程.六了解热力学第二定律的统计意义及玻耳兹曼关系式.四了解麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速

2、率分布曲线的物理意义.了解气体分子热运动的三种统计速度.一分子的数密度和线度阿伏伽德罗常数：1mol物质所含的分子（或原子）的数目均相同.分子数密度（）：单位体积内的分子数目.6-1物质的微观模型统计规律性例常温常压下例标准状态下氧分子直径分子间距分子线度二　分子力三　分子热运动的无序性及统计规律热运动：大量实验事实表明分子都在作永不停止的无规运动.例:常温和常压下的氧分子当时，分子力主要表现为斥力；当时，分子力主要表现为引力.分子力对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法........

3、..........................................................................小球在伽尔顿板中的分布规律.统计规律当小球数N足够大时小球的分布具有统计规律.设为第格中的粒子数.概率粒子在第格中出现的可能性大小.归一化条件...................................................粒子总数1）分子可视为质点；线度间距;2）除碰撞瞬间,分子间无相互作用力；一理想气体的微观模型4）分子的运动遵从经典力学的规律.

4、3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）；6-2理想气体的压强公式设边长分别为x、y及z的长方体中有N个全同的质量为m的气体分子，计算壁面所受压强.二理想气体压强公式2）分子各方向运动概率均等分子运动速度热动平衡的统计规律（平衡态）1）分子按位置的分布是均匀的大量分子对器壁碰撞的总效果：恒定的、持续的力的作用.单个分子对器壁碰撞特性:偶然性、不连续性.各方向运动概率均等方向速度平方的平均值2）分子各方向运动概率均等分子运动速度分子施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的冲量x方向动量变化两次碰撞间隔时间单位时间碰撞次数

5、单个分子遵循力学规律单位时间N个粒子对器壁总冲量大量分子总效应单个分子单位时间施于器壁的冲量器壁所受平均冲力气体压强统计规律分子平均平动动能器壁所受平均冲力统计关系式压强的物理意义宏观可测量量微观量的统计平均值压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果.分子平均平动动能理想气体压强公式的另一种表示：理想气体压强公式理想气体状态方程6-3理想气体分子的平均动能与温度的关系玻尔兹曼常数宏观可测量量微观量的统计平均值分子平均平动动能温度T的物理意义3）在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均相等。热运动与宏观运动的区别：

6、温度所反映的是分子的无规则运动，它和物体的整体运动无关，物体的整体运动是其中所有分子的一种有规则运动的表现.1）温度是分子平均平动动能的量度（反映热运动的剧烈程度）.注意2）温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义.一自由度6-4能量均分定理理想气体内能单原子分子平均能量刚性双原子分子分子平均平动动能分子平均转动动能分子平均振动能量分子平均能量非刚性分子平均能量非刚性双原子分子*C自由度分子能量中独立的速度和坐标的二次方项数目叫做分子能量自由度的数目,简称自由度，用符号表示.自由度数目平动转动振动单原子分子303双

7、原子分子325多原子分子336刚性分子能量自由度分子自由度平动转动总二能量均分定理（玻尔兹曼假设）气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均能量都相等，均为，这就是能量按自由度均分定理.分子的平均能量三理想气体的内能和摩尔热容理想气体的内能：分子动能和分子内原子间的势能之和.1mol理想气体的内能理想气体的内能理想气体内能变化定体摩尔热容定压摩尔热容摩尔热容比实验装置一测定气体分子速率分布的实验金属蒸汽显示屏狭缝接抽气泵6-5麦克斯韦气体分子速率分布律分子速率分布图：分子总数为速率在区间的分子数.表示速率在区间的分

8、子数占总数的百分比.分布函数表示速率在区间的分子数占总分子数的百分比.归一化条件表示在温度为的平衡状态下，速率在附近单位速率区间的分子数占总数的百分比.物理意义速率位于内分子数速率位于区间的分子数速率位于区间的分子数占总数的百分比麦氏分布函数二麦克斯韦气体速率分布定律反映理想气体在热动平衡条件下，各速率区间分子数占总分子数的百分比的规律.三三种统计速率1）最