大学物理电子教案ch8气体动理论ppt课件.ppt

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1、第8章气体动理论扫描隧道显微镜（STM）本章内容8.1分子运动的基本概念8.2气体分子的热运动8.3统计规律的特征8.4理想气体的压强公式8.5麦克斯韦速率分布定律8.6温度的微观本质8.7能量按自由度均分定理*8.8实际气体的性质8.9气体分子的平均自由程8.10热力学第二定律的统计意义和熵的概念8.1分子运动的基本概念宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成物体的分子在永不停息地作无序热运动(1)气体、液体、固体的扩散水和墨水的混合相互压紧的金属板例如：(1)1cm3的空气中包含有2.7×1019个分子(2)水和酒精的混合例如：(2)布朗运动ABC分子之间存在一定的空隙分子间存

2、在相互作用力假定分子间的相互作用力有球对称性时，分子间的相互作用(分子力)可近似地表示为(布朗运动)、式中r表示两个分子中心的距离，、、s、t都是正数，其值由实验确定。斥力引力(分子力与分子间距离的关系)分子力表现为斥力分子力表现为引力由分子力与分子距离的关系，有(平衡位置)一切宏观物体都是由大量分子组成的，分子都在永不停息地作无序热运动，分子之间有相互作用的分子力。结论8.2气体分子的热运动气体分子热运动可以看作是在惯性支配下的自由运动(1)由于气体分子间距离很大，而分子力的作用范围又很小，除分子与分子、分子与器壁相互碰撞的瞬间外，气体分子间相互作用的分子力是极其微小的。(

3、2)由于气体分子质量一般很小，因此重力对其作用一般可以忽略。气体分子间的相互碰撞非常频繁一秒内一个分子和其它分子大约要碰撞几十亿次(109次/秒)气体分子热运动服从统计规律物理量M的统计平均值状态A出现的概率Ni是M的测量值为Mi的次数，N为实验总次数。归一化条件例如平衡态下气体分子速度分量的统计平均值为气体处于平衡状态时，气体分子沿各个方向运动的概率相等，故有由于气体处于平衡状态时，气体分子沿各个方向运动的概率相等，故有又如平衡态下气体分子速度分量平方的统计平均值为8.3统计规律的特征伽耳顿板实验

4、若无小钉：必然事件若有小钉：偶然事件一个小球落在哪里有偶然性实验现象少量小球的分布每次不同大量小球的分布近似相同(1)统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律(2)统计规律和涨落现象是分不开的。结论8.4理想气体的压强公式一.理想气体的微观模型(1)不考虑分子的内部结构并忽略其大小(2)分子力的作用距离很短，可以认为气体分子之间除了碰撞的一瞬间外，其相互作用力

5、可忽略不计。(3)碰撞为完全弹性理想气体分子好像是一个个没有大小并且除碰撞瞬间外没有相互作用的弹性球。二.平衡态气体分子的统计性假设1.每个分子的运动速度各不相同，且通过碰撞不断发生变化2.分子按位置的均匀分布（重力不计）在忽略重力情况下，分子在各处出现的概率相同,容器内各处的分子数密度相同3.分子速度按方向的分布均匀由于碰撞,分子向各方向运动的概率相同，所以三.理想气体的压强公式气体的压强是由大量分子在和器壁碰撞中不断给器壁以力的作用所引起的。例:雨点对伞的持续作用1.从气体分子运动看气体压强的形成2.理想气体的压强公式设体积为V的容器,内贮分子总数为N，分子质量为μ，分子数密

6、度n的平衡态理想气体速度为的分子数为,分子数密度为在dt时间内，速度为vi的分子与面元dA碰撞的分子数为zy··yzxO在dt时间内，与面元dA碰撞的所有分子所受的冲量dI为由压强定义得··(1)压强p是一个统计平均量。它反映的是宏观量p和微观量的关系。对大量分子，压强才有意义。说明(2)压强公式无法用实验直接验证一容积为V=1.0m3的容器内装有N1=1.0×1024个氧分子N2=3.0×1024个氮分子的混合气体，混合气体的压强p=2.58×104Pa。(1)由压强公式,有例求(1)分子的平均平动动能；(2)混合气体的温度解(2)由理想气体的状态方程得一.分布的概念气体系统是

7、由大量分子组成，而各分子的速率通过碰撞不断地改变，不可能逐个加以描述。·问题的提出·分布的概念例如学生人数按年龄的分布年龄15~1617~1819~2021~22人数按年龄的分布2000300040001000人数比率按年龄的分布20%30%40%10%8.5麦克斯韦速率分布定律速率v1～v2v2～v3…vi～vi+Δv…分子数按速率的分布ΔN1ΔN2…ΔNi…分子数比率按速的分布ΔN1/NΔN2/N…ΔNi/N…例如气体分子按速率的分布｛ΔNi｝就是分子数按速率的分布二.气体速