大学普通物理学经典课件——气体动理论.ppt

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1、宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此有相互作用的分子或原子组成.利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成IBM字母的照片.现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大小以及它们在物体中的排列情况,例如X光分析仪,电子显微镜,扫描隧道显微镜等.对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时,必须用统计的方法.物理学的第三次大综合物理学的第三次大综合是从热学开始的，涉及到宏观与微观两个层次.宏观理论热力学的两大基本定律:第一定律,即能量守恒定律;第二定律,即熵增加定律.科学家进一步追根问底,企图从分子和原子的微观层次上来说明物理规律,气体分子动理论应运而生.玻尔兹曼与吉布斯发展了经典统计力学.

2、热力学与统计物理的发展,加强了物理学与化学的联系,建立了物理化学这一门交叉科学.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：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）,如等.微观量：描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测量），如分子的等.宏观量微观量统计平均研究方法1.热力学——宏观描述实验经验总结，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.1）具有可靠性；2）知其然而不知其所以然；3）应用宏观参量

3、.特点2.气体动理论——微观描述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.两种方法的关系气体动理论热力学相辅相成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.特点第7章气体动理论一了解气体分子热运动的图像.二理解理想气体的压强公式和温度公式，通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想和方法.能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念.了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现.教学基本要求三了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体的内能（状态量）.五了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程.四了解

4、麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速率分布曲线的物理意义.了解气体分子热运动的三种统计速度.六了解玻尔兹曼分布律一宏观物体：由大量分子组成，分子间存在一定空隙阿伏伽德罗常数：1mol物质所含的分子（或原子）的数目均相同.例常温常压下例标准状态下氧分子直径分子数密度（）：单位体积内的分子数目.§7.1物质的微观模型二分子之间有复杂的分子力三　分子热运动的无序性及统计规律热运动：大量实验事实表明分子都在作永不停止的无规运动.例:常温和常压下的氧分子当时，分子力主要表现为斥力；当时，分子力主要表现为引力.分子力对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法...........

5、.......................................................................小球在伽尔顿板中的分布规律.统计规律当小球数N足够大时小球的分布具有统计规律.设为第格中的粒子数.概率粒子在第格中出现的可能性大小.归一化条件...................................................粒子总数一气体的物态参量及其单位（宏观量）1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：2体积:气体所能达到的最大空间（几何描述）.单位：标准大气压：纬度海平面处,时的大气压.3温度:气体冷热程度

6、的量度（热学描述）.单位：温标（开尔文）.§7.2平衡态理想气体状态方程二热力学系统外界热力学系统：指由大量分子组成的物质系，简称系统。外界：指热力学系统以外的物质。系统外界真空膨胀三平衡态一定量的气体，在不受外界的影响下,经过一定的时间,系统达到一个稳定的,宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态.（理想状态）平衡态的特点*1）单一性（处处相等）;2）物态的稳定性——与时间无关；3）自发过程的终点；4）热动平衡（有别于力平衡）.三理想气体物态方程物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系.摩尔气体常量对一定质量的同种气体理想气体物态方程理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体.常用形式：系统

7、内有N个分子，每个分子的质量为m0气体状态方程的应用：首先确定研究对象，把所要研究的那部分气体隔离出来，分析研究对象所处的状态或经历的过程。①如果气体处于某一状态中，求相关的未知量，则用或②如果一定量气体从一个状态变化到另一状态，则用③如果气体从一个状态变化到另一状态时质量在变，则必须对每一状态分别用例1在水面下深为50.0m的湖底处（温度为4.0℃），有一个体积为1.0×10-5m3的空气泡升到湖面上来，若