气体分子运动理论ppt课件.ppt

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1、大学物理气体分子运动理论气体分子运动理论引言任何宏观物体都由大量微观粒子（原子、分子等）所构成，大量微观粒子所作的永不停息的无规则运动就是热运动。热学是以研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以及与物质其他运动形态之间的转化规律为任务的。按照研究方法的不同，热学可分为两门学科，即热力学和统计物理学。本章的气体动理论（属于统计物理学）将从气体分子热运动观点出发，运用统计方法研究气体分子热运动的规律，并对理想气体的热学性质给与微观说明。而热力学则从能量观点出发，以大量实验观测为基础，来研究物质热现象的宏观基本规律及应用。气体动理论和热力学是从不同的

2、角度研究物质热运动规律的，它们是相辅相成的。引言本章的主要内容有：平衡态、理想气体物态方程、理想气体分子热运动模型、压强和温度的微观本质、能量均分定理、理想气体内能等。气体分子运动理论研究对象热运动：构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动。热现象：与温度有关的物理性质的变化。单个分子—无序、具有偶然性、遵循力学规律。研究对象特征整体（大量分子）—服从统计规律。宏观量微观量统计平均研究方法实验经验总结，给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件。研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和统计方法揭

3、示宏观现象的本质。气体动理论热力学相辅相成1.热力学——宏观描述2.气体动理论——微观描述目录平衡状态理想气体状态方程理想气体的压强公式气体分子平均平动动能与温度的关系理想气体的内能麦克斯韦分子速率分布定律1平衡状态理想气体状态方程一、状态参量所研究的物体或物体组称为热力学系统，简称系统(system)，其由大量微观粒子所组成。能够与热力学系统发生相互作用的其它物体称系统的外界(简称外界)例：若汽缸内气体为系统，汽缸外的环境为外界二、平衡状态（equilibriumstate)1、平衡态孤立系统封闭系统开放系统外界热力学系统物质能量根据系统与外界的

4、关系，系统可分为孤立、封闭和开放系统。平衡态：一定质量的气体在一定容积的容器中，与外界没有能量交换，内部也没有任何形式的能量转换，终将达到气体内部具有相同温度和相同压强的状态，而且长期维持这一状态不变。热力学状态平衡态非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改变的状态，称为平衡态。平衡态表征了系统物态的稳定性——与时间无关平衡态是系统自发过程的终点平衡态是一种动态平衡处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。这称为动态平衡。系统处于平衡态时仍有涨落现象处于平衡态的系统有一组确

5、定的状态参量真空膨胀2、准静态过程（process)系统从一个稳定的平衡态变化到另一个稳定的平衡态时所经历的所有中间状态的集合构成了系统状态变化的热力学过程。1221举例气体从状态1变化到状态2的过程准静态过程：系统在状态变化中所经历的所有中间状态都无限地接近于平衡态的变化过程，也叫平衡过程非静态过程：在热力学过程中系统经历的是一系列非平衡态气体活塞砂子12准静态过程要求过程无限缓慢，因而，准静态过程是一个理想过程，实际系统是非准静态过程。气体的等温膨胀凡是态参量满足上式的气体叫做理想气体三、理想气体状态方程2理想气体的压强公式一、物质的微观模型1

6、、一切物质由大量微观粒子——分子（或原子）组成，分子之间有空隙。(2)分子数密度：单位体积内的分子数叫做分子数密度。2、分子不停地作无规则运动，运动的剧烈程度与温度有关。(1)布朗运动。(2)热运动：分子所做的无规则运动称分子的热运动。(3)分子热运动模式：平动、转动、振动。布朗运动的成因分子所作的无规则运动称分子的热运动，热现象的本质就是分子的热运动。热运动包括分子的平动、转动和组成分子的各个原子的振动。3.分子之间存在分子力（molecularforce）Ofrr0斥力引力合力分子力为斥力分子力为引力r0分子有效直径(平衡位置)分子可以看作质点

7、，其大小可以忽略，每一个分子的运动服从牛顿运动定律。分子之间的相互作用可以忽略，分子所受的重力也可以忽略。分子之间的碰撞，分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。即理想气体是大量的不断做无规则运动的、本身体积可以略去不计的、彼此间相互作用可不考虑的弹性小球的集合。二、理想气体的分子模型（Molecularmodel）分子沿着空间各个方向运动的分子数相等。分子在各个方向上的速度分布是均匀的，则分子的速度在各方向分量的各种平均值是相等的。想一想：实际气体的分子模型？例如：三、理想气体的统计性假设分子可以有各种不同的速度，但是分子速度在各个方向上的统计平均值

8、相等。注意：统计规律有涨落（fluctuation），统计对象的数量越大，涨落越小。定义分子速率平均值定义分子速率平方的平