气体动理论ppt课件.ppt

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1、气体动理论大学物理电子教案热学研究物质各种热现象的性质和变化规律的科学热力学系统：大量的微观粒子组成的宏观物体。主要由固体、液体和气体组成。系统之外的物体称为外界。孤立系统：与外界完全隔绝，无质量和能量的交换封闭系统：与外界有能量交换，但无质量交换开放系统：与外界既有质量交换，也有能量交换平衡状态：系统的宏观性质不随时间变化，且系统内部也不存在质量和能量的任何宏观流动，整个系统达到同一温度。达到平衡态时，虽然系统的宏观性质不随时间变化，但是，在微观上。组成系统的大量分子仍然在作无规则的热运动，只不过是大量分子热运动的集体效果没有变化。在宏观上就表现为系统达到了平衡，因此

2、，这是一个动态的平衡。对于孤立系统而言，无论初始状态如何，经过足够长的时间，最后总能达到温度、压强和密度等物理量不随时间变化且处处相同的平衡态。实际上，不存在绝对的孤立系统，也没有宏观性质完全不变的系统，因此，平衡态是一个理想状态。系统受到外界影响时，状态就会发生变化，从某一状态变化到另一个状态的变化过程，称为热力学过程。状态参量宏观量：描述系统宏观属性的物理量。温度、压强、体积、热容等。一组确定的宏观量对应着一个系统的状态。微观量：描述单个粒子运动状态的物理量。如粒子的质量、位移、速度、加速度、动量和能量等。微观量往往不可直接测量。热力学：通过实验方法确定热力学系统的

3、宏观物理量之间的关系。统计物理：通过对微观物理量进行统计分析，建立起微观量与宏观量之间等关系，进而通过微观物理量变化来分析宏观物理量的变化。热力学——宏观描述(1)具有可靠性；(2)知其然而不知其所以然；(3)应用宏观参量.特点统计物理——微观描述(1)揭示宏观现象的本质；(2)有局限性，与实际有偏差，不可任意推广.特点理想气体理想气体状态方程:理想气体平衡态宏观参量间的函数关系.理想气体宏观定义:遵守三个实验定律的气体.摩尔气体常量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；理想气体分子的微观模型4）分子的运动遵从经典力学的规律.3）弹性质点（碰

4、撞均为完全弹性碰撞）；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。在大量分子组成的系统中，虽然每个分子的运动都遵从力学规律，但是，由于分子之间的频繁碰撞，使得单个分子的运动变得复杂和难以预料，即个别分子所发生的运动都带有偶然性。而大量分子的集体则往往呈现出一定的规律性，这种规律是统计规律，具有统计平均的意义。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.二理想气体的压强公式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.分子施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的

5、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器壁所受平均冲力统计规律分子平均平动动能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.问为何在推导气体压强公式时不考虑分子间的碰撞？分子平均平动动能玻尔兹曼常数宏观可测量量理想气体压强公式理想气体状态方程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：温度所反映的是分子的无规则运动

6、，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.方均根速率（A）温度相同、压强相同。（B）温度、压强都不同。（C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强.（D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强.解一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们讨论例理想气体体积为V，压强为p，温度为T,一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为：（A）（B）（C）（D）解例、在一密

7、闭容器中储存有A、B、C三种理想气体，处于平衡状态，A种气体的分子数密度为n1，它产生的压强为P1，B种气体的分子数密度为2n1，C种气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强P为：【】（A）3P1；（B）4P1；（C）5P1；（D）6P1.例、容积为1m3的容器内装有N1=1.01025个氢气分子和N2=4.01025个氧气分子组成的混合理想气体，其温度为400K，求：（1）气体分子的平动动能的总和；（2）混合气体的压强。一、自由度（讨论刚性分子）确定一个分子的空间位置所需要的最少独立坐标数。能量按自由度均分定理理想气体的内能HHO