第六章气体动理论基础详解ppt课件.ppt

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1、第六章气体动理论基础§6-1平衡态温度理想气体状态方程§6-2理想气体压强公式§6-3温度的统计解释§6-4能量均分定理理想气体的内能§6-5麦克斯韦分子速率分布定律*§6-6玻耳兹曼分布律§6-7分子的平均碰撞次数和平均自由程*§6-8气体内的输运过程返回目录下一页上一页§6-1平衡态　温度　理想气体状态方程6.1.1平衡态1、热力学系统★热力学系统分类根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以分为三种：(1)孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交换的系统(2)封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质交换的系统(3)开放系统－－与外界既有能量交换，又有物质交换的系统由大量微观粒子（分子

2、、原子等微观粒子）所组成的宏观物体或系统。２、平衡态返回目录下一页上一页对于一个不受外界影响的系统，不论其初始状态如何，经过足够长的时间后，必将达到一个宏观性质不再随时间变化的稳定状态，这样的一个状态称为热平衡态，简称平衡态.系统处于平衡态，必须同时满足两个条件：系统与外界在宏观上无能量和物质的交换系统的宏观性质不随时间变化3气体的状态参量1)体积:气体所能达到的最大空间（几何描述）单位：返回目录下一页上一页3)温度:气体冷热程度的量度（热学描述）单位：温标（开尔文）.2)气体压强：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）单位：标准大气压：纬度海平面处,时的大气压.1.温度概念温度是表征

3、物体冷热程度的宏观状态参量。温度概念的建立是以热平衡为基础的。6.1.2温度返回目录下一页上一页ABAB绝热壁导热壁ABCABC如果两个系统分别与第三个系统的同一平衡态达到热平衡，那么，这两个系统彼此也处于热平衡.这个结论称为热力学第零定律.返回目录下一页上一页2.温标温度计温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标，即温度的数值表示法。温度计:即测温的工具。规定水的三相点（水，冰和水蒸汽平衡共存的状态）为273.16K。3.热力学温标一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（lordKelvin）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标，称热力学温标。返回目录下一页上一页6.1.3理想气

4、体状态方程1、理想气体2、理想气体的状态方程理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体.状态方程：理想气体平衡态下各个状态参量之间的关系式.为气体的摩尔质量为气体质量为普适气体常量返回目录下一页上一页３、状态图（Ｐ－Ｖ图、Ｐ－Ｔ图、Ｖ－Ｔ图）气体的平衡态除了可用一组状态参量来描述，还可用状态图来表示，而一组状态参量在状态图中对应的是一个点。不同的状态在状态图中对应点不同。在状态图中，一条光滑的曲线代表一个由无穷多个平衡态所组成的变化过程，如右图所示。ＰＶ０曲线上的箭头表示过程进行的方向。由于非平衡态不能用一组确切的状态参量来描述，因此在状态图中，非平衡态过程也就无法找到相应的过程曲线与之对应

5、。返回目录下一页上一页除碰撞外，分子力可以略去不计分子间的碰撞是完全弹性碰撞分子可以看作质点理想气体的分子模型为：平衡态时，理想气体分子的统计假设有：无外场作用时，气体分子在各处出现的概率相同分子可以有各种不同的速度，速度取向在各方向是等概率的§6-2理想气体压强公式6.2.1理想气体分子模型和统计假设返回目录下一页上一页每个分子运动具有偶然性，然而正是由于每个分子的偶然性，才使得大量分子运动出现了规律性。这种规律性具有统计平均意义，称为统计规律性。在平衡态，当重力的影响可以忽略时，容积内各处的压强、密度、温度都相同，而分子始终在作无规则的热运动，故我们可以认为：(1)每个分子向各个方向运

6、动的机会均等（）；(2)对于大量分子，向各个方向运动的分子数平均相等()；返回目录下一页上一页以上就是用统计平均的观点所得出的气体分子的性质。(4)每个分子运动速度不尽相同，由于分子不停地发生碰撞而发生变化，因而分子具有各种可能的速度。对于全同分子，不会因碰撞而丢失具有某一速度的分子。例如：(3)分子速度在各个方向上的分量的各种平均值平均相等；返回目录下一页上一页6.2.2理想气体的压强公式设边长分别为、及的长方体中有N个质量为m的同类气体分子，计算壁面所受压强.返回目录下一页上一页对于i分子：１、先考察一个分子（例如i分子）一次碰撞中给予器壁A1的冲量由牛顿第三定律，i分子给予器壁的冲量

7、为２、i分子在单位时间内施于A1面的平均冲力i分子单位时间内与A1面碰撞的次数为则i分子单位时间内施于A1面的总冲量（冲力）为３、所有分子在单位时间内对器壁的冲力──对i求和返回目录下一页上一页两次与A1面碰撞间隔时间故若令表示分子在X方向速率平方的平均值，那么于是所有分子在单位时间内施于A1面的冲力为返回目录下一页上一页i分子单位时间对器壁的冲量i分子x方向动量增量两次碰撞间隔时间单位时间碰撞次数返回目录下一页上一页i