大学物理-气体动理论-PPT课件.ppt

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1、第三章气体动理论理想气体状态方程气体动理论的压强公式气体动理论的温度公式能量均分定理麦克斯韦速率分布律玻耳兹曼分布律9/8/202113.1理想气体状态方程一、平衡态:热学中,能为我们感官所察觉的物体称为热力学系统.以外的物体统称外界。宏观量:表征系统状态和属性的物理量,它可以直接用仪器测量。微观量:描述一个微观粒子运动状态的物理量平衡过程:气体从一个状态变化到另一个状态,其间所经历的过渡方式称为状态变化的过程.如果过程所经历的所有中间状态都无限接近平衡状态,该过程称为平衡过程.平衡态:在不受外界影响的条件下,一个系统的宏观性质不随时间改变的状态。热动平衡9/8/202121

2、帕=10巴3、热力学温度T:KT=t+273.162、压强P:帕二、状态参量:1、气体所占的体积V:4、气体的质量Mm(一个分子质量）M=Nm（摩尔质量）=Nam阿佛加得罗常数（摩尔数）9/8/20213三、理想气体状态方程:9/8/20214解:(1)(2)设漏气后的压力、温度、质量分别为例:容器内装有氧气0.10kg,压力为10个大气压,温度为。因为漏气,经过若干时间后,压力降到原来的,温度降到。求:(1)容器的容积,(2)漏去了多少氧气?9/8/20215一.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

3、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3-2气体动理论的压强公式9/8/202162、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vx=vy=vz=0vx2=vy2=vz2=v23vx=niinivxiivx2=niinivxi2i（1）分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着；（2）平衡态时分子按位置的分布是均匀的，即分子数密度到处一样，不受重力影响；9

4、/8/20217二．理想气体压强公式的推导把所有分子按速度分为若干组，在每一组内的分子速度大小，方向都差不多。设第i组分子的速度在区间内。以ni表示第i组分子的分子数密度。总的分子数密度为讨论对象：一定质量的处于平衡态的某种理想气体。9/8/20218考虑速度在区间的一个分子对器壁碰撞的冲量考虑所有各组分子在dt时间内，对面积dA的冲量考虑整个气体对器壁的压强讨论分四步进行：考虑速度在区间的所有分子在dt时间内对面积dA的冲量9/8/20219(1)考虑速度在区间的一个分子对垂直于x的器壁碰撞的冲量：大量分子对垂直x方向的器壁碰撞，在y,z方向的合力是为零的。设分子质

5、量为m,因为是弹性碰撞，一个分子在x方向的速度分量由vix变为–vix,分子的动量的增量为所以，没有切向力，只有沿x轴的法向力，只须考虑x方向的冲量。yz9/8/202110(-mvix)-mvix=-2mvix分子受的冲量为-2mvix器壁受的冲量为2mvix(2)考虑速度在区间的所有分子在dt时间内对面积dA的冲量：处于小柱体内的，速度基本上为的分子都能在dt时间内碰到dA上，9/8/202111（3）考虑dt内，所有各组分子对dA的冲量：它们给dA的冲量为9/8/202112（4）考虑整个气体对器壁的压强：设分子的平均平动动能为则9/8/202113压强只有统计意义。事

6、实证明：这个压强公式是与实验相符的；上面的微观假设和统计方法也是正确的。思考：推导过程中是否应考虑小柱体内，会有速度为的分子被碰撞出小柱体，而未打到dA面上?压强公式宏观量P微观量的统计平均值三、几点讨论1.压强是表示大量分子在单位时间内施于器壁单位面积上的冲量。这里的压强只是统计概念2.显示了宏观量和微观量的关系9/8/202114一定质量的处于平衡态的某种理想气体。把所有分子按速度分为若干组，在每一组内的分子速度大小，方向都差不多。二．理想气体压强公式的推导一次碰撞单分子动量变化在dt时间内与dA碰撞的分子数nivixdtdA斜柱体体积设dA法向为x轴总的分子数密度为å=

7、iinn设第i组分子的速度在区间内。以ni表示第i组分子的分子数密度vidtdAx2mvix9/8/202115dt时间内传给dA的冲量为vx2=nivxi2in气体分子平均平动动能dI=2mnivix2dtdA(vix>0)三、几点讨论气体动理论的压强公式：1.压强是表示大量分子在单位时间内施于器壁单位面积上的冲量。这里的压强只是统计概念2.显示了宏观量和微观量的关系9/8/202116二、几点讨论1、温度是分子无规则热运动强弱的标志，热力学温度是分子平均平动动能的量度2、温度是个统计概念，是用来