第1章气体分子动理论ppt课件.ppt

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1、新学期新起点希望大家取得好成绩1机械振动与机械波波动光学量子物理基础热学本学期大学物理的主要内容：上册下册2热学3目录概述第1章气体分子动理论第2章热力学基础4一、热学的研究对象和内容▲对象：宏观物体（大量分子原子系统）或物体系—热力学系统。外界系统外界▲内容：与热现象有关的性质和规律。概述5二、描述方法1.宏观描述------从整体上描述系统的状态和属性。宏观量：一般可以直接测量。如P、V、T等2.微观描述------描述系统内微观粒子的运动状态。微观量：一般不能直接测量。如分子的质量m、速度v

2、等宏观量是相应的微观量的统计平均值61.热力学—宏观理论从宏观的实验规律出发系统的各种宏观性质之间的联系优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微观本质2.统计物理—微观理论（初级理论为气体动理论)物质的微观结构+统计方法优点:揭示热现象的微观本质缺点:受模型局限,普遍性较差普通物理的任务:热现象的基础知识三、研究热现象的两大分支宏观法与微观法相辅相成7气体动理论：微观理论，运用统计方法建立宏观量与相应微观量平均值之间的关系热力学：宏观理论，从能量观点出发，研究热现象的宏观规律8第1章气体动理论9§1-1

3、分子热运动与统计规律分子的观点：宏观物质由大量不连续的微观粒子(分子或原子)组成分子运动的观点：分子都在不停地作无规则的运动一.气体动理论基本观点分子力的观点：分子之间有相互作用力----引力和斥力10斥力引力合力ro：平衡距离~10-10md：分子有效直径----此时分子速率减为零----此时合力为零时分子力可忽略11二.气体分子的特点小：每个分子的直径约为10-10m多：标准状态下每摩尔气体约有61023个分子快：标准状态下的平均速率约为每秒几百米乱：杂乱无章、瞬息万变的运动12三.统计规律

4、伽尔顿板实验小钉等宽狭槽小球落在哪个槽是偶然事件大量小球一个一个投入或一次投入，分布情况大致相同13说明：某次测量值与统计平均值之间总有偏离----涨落(起伏)现象构成整体偶然事件数量越大，涨落现象就越不明显在一定的条件下，大量的偶然事件存在着一种必然规律性----统计规律1.概率概率:在一定条件下，某偶然事件出现的可能性的大小14简写为设N为实验总次数，NA为事件A出现的次数，则对n件事件：----归一化条件任一事件的几率满足152.统计平均值测量物理量M:M1、M2、Mn出现次数分别为N1、

5、N2、NnM的算术平均值为----统计平均值N足够大：平均值真实值16一.平衡态和平衡过程§1-2理想气体状态方程平衡态：当不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变的状态绝热器壁当两系统都与第三系统热平衡，则两系统也平衡----热力学第零定律------平衡态是理想状态17平衡过程：过程中每一中间状态都可近似看作为平衡态的过程非常缓慢地压缩b平衡过程在pV图上用一条曲线表示讨论：a平衡过程的每一中间状态可用状态量p、V、T描述c.动态平衡处在平衡态的系统内的大量分子仍在作热运动，每个分子的速度

6、经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变181.温度与温标处于热平衡的物体应具有由一个共同的物理量所决定的宏观性质——温度温标——温度的数值表示法华氏温标:1714年荷兰华伦海特,以水结冰的温度为32oF,水沸腾的温度为212oF摄氏温标:1742年瑞典天文学家摄尔修斯以冰的熔点定为0℃,水的沸点定为100℃热力学温标:与工作物质无关的温标,英国的开尔文建立,单位（K）,也称开氏温标二.理想气体的状态方程T=t+273.1519理想气体的p，V，T满足标准状态：2.理想气体状态方程20----理想气

7、体状态方程其中----普适气体常数对Mkg的理想气体21例1、氧气瓶容积为3.2×10-2m3，其中氧气压力为1.3×107Pa。氧气厂规定压力降到106Pa时就要重新充气。设某实验室每天用1atm的氧气0.2m3,问在温度不变的情况下，一瓶氧气能用多少天?解：设使用前后瓶中氧气质量分别为m1、m2,每天使用氧气质量为m322可用天数23例2设空气中含有23.6%氧和76.4%氮,求在压强p=105Pa和温度T=17oC时空气的密度解：设空气中氧和氮的质量分别为m1、m2，摩尔质量分别为1、2

8、由道尔顿分压定理空气压强2425一、理想气体微观模型的基本假设1.关于每个分子性质的假设（1）分子当作质点，不占体积；（因为分子的线度<<分子间的平均距离）（2）分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力。（忽略重力）（3）服从牛顿力学规律（4）弹性碰撞（动能不变）理想气体分子是遵守牛顿力学规律的自由运动的弹性质点§1-3气体动理论的压强公式262、关于分子集体的统计性假设：VNdVdNn==dV----体积元（宏观小，微观大）（3）平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的（1）分子的