第3章气体动理论基础ppt课件.ppt

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1、热运动:宏观物体内部大量微观粒子(分子或其他粒子)永不停息的无规则运动.热现象:就是大量微观粒子热运动的宏观表现，或宏观物体与温度有关的现象.热运动研究的两种方法：1.热力学以观察和实验为基础，运用归纳和分析方法总结出热现象的宏观理论.2.气体动理论从物质的微观结构出发，以每个微观粒子遵循力学规律为基础，运用统计方法，导出热运动的宏观规律，再由实验确认的方法.两者相辅相成.第二篇　气体动理论和热力学第5章　气体动理论基础（讲授）§5.1平衡态温度理想气体状态方程§5.2理想气体的压强和温度§5.3能量均分定理　理想气体的内能（自学）§5.4麦克斯韦分子速率分布定律§5.5

2、分子平均碰撞频率和平均自由程研究热现象的微观实质，根据物质的分子结构建立起各宏观量与微观量之间的关系。§5.1平衡态温度理想气体状态方程一.平衡态1.热力学系统：大量微观粒子(分子、原子等)组成的宏观物体。外界:研究对象以外的物体称为系统的外界。外界系统外界系统分类(1)孤立系统：与外界无能量和物质交换(2)封闭系统：与外界有能量但无物质交换(3)开放系统：与外界有能量和物质交换2.热平衡态在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态。热力学系统又可系统分类为：平衡态系统和非平衡态系统与稳恒态的区别，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

3、。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。金属杆就是一个热力学系统。根据平衡态的定义，虽然杆上各点的温度将不随时间而改变，但是杆与外界（冰、沸水）仍有能量的交换。一个与外界不断地有能量交换的热力学系统所处的状态，显然不是平衡态而是稳定态。100oc0oc金属杆注意2.热平衡态平衡条件：(1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换；(2)系统的宏观性质不随时间变化。非平衡态:不具备两个平衡条件之一的系统。说明：平衡态是一种热动平衡平衡态是一种理想状态要注意区分平衡态与稳定态。状态参量——平衡态的描述确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。常

4、用的状态参量有四类：几何参量（如：气体体积）力学参量（如：气体压强）化学参量（如：混合气体各化学组分的质量和摩尔数等）电磁参量（如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等）热学参量：T3.热力学系统的描述宏观量:平衡态下用来描述系统宏观属性的物理量。描述系统热平衡态的相互独立的一组宏观量,叫系统的状态参量。如：气体的p、V、T一组态参量一个平衡态描述对应态参量之间的函数关系称为状态方程(物态方程)。微观量:描述系统内个别微观粒子特征的物理量。如:分子的质量、直径、速度、动量、能量等。微观量与宏观量有一定的内在联系。二.温度１.温度概念温度表征物体冷热程度的宏观状态参量。温度概念的建立是

5、以热平衡为基础的ABCABC实验表明：若A与C热平衡B也与C热平衡则A与B必然热平衡热力学第零定律:如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么，这两个系统彼此也处于热平衡。(热平衡定律)。热平衡定律说明，处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的宏观物理性质。定义:处在相互热平衡状态的系统所具有的共同的宏观性质叫温度。一切处于同一热平衡态的系统有相同的温度规定水的三相点为273.16K，热力学温标273.15K为摄氏温度的零度。图画出了某些气体在温度不变时pV随p变化的实验曲线。玻意耳-马略特定律：由图可见，在T不变时，不同气体的pV都随p→0而趋于同一极限，即pV=C,这是英

6、国科学家玻意耳（Boyle）于1662年及法国科学家马略特（Mariotte）于1679年先后从实验上独立建立的定律。状态方程：温度与状态参量之间的函数关系。简单热力学系统物态方程的一般形式:三个气体实验定律：玻意耳—马略特定律盖·吕萨克定律二理想气体物态方程查理定律查理定律其中查理定律（Charle‘slaw）描述一定质量气体在体积不变时其压力随温度作线性变化的规律三.理想气体状态方程Mmol为气体的摩尔质量；M为气体的质量；R为普适气体常量，R=8.31(J/mol-1﹒K-1)；平衡态还常用状态图中的一个点来表示(p－V图、p－T图、V－T图)pV0A(p1,V1,T1)B(

7、p2,V2,T2)一、理想气体的微观模型(MicroscopicModelofIdealGas)实验基础：1、气体很容易被压缩2、气体分子可以到达它所能到达的任何空间。3、平衡态下，气体的温度和压强都不随时间改变。§5.2理想气体的压强(IdealGasPressure)讨论微观粒子的运动与宏观状态参量的关系：扩散理想气体的压强和温度一、理想气体分子模型和统计假设1.理想气体的分子模型：(1)分子可以看作质点。(2)除碰撞外，分子力可以略去不计。匀速直线运动(3)分子