041气体动理论一PPT课件

1、第四章第四章 气体动理论气体动理论1第四章第四章 气体动理论气体动理论2研究对象：研究对象：热力学系统热力学系统大量分子组成的气体大量分子组成的气体宏观法：宏观法：1 研究方法研究方法微观法：微观法：根据实验经验总结，给出宏观气体热现象根据实验经验总结，给出宏观气体热现象的规律的规律热力学热力学宏观量：宏观量：反映大量分子的集体特性（反映大量分子的集体特性（p、v、t）研究大量分子的热运动，用研究大量分子的热运动，用概率论统计概率论统计的的方法方法统计力学统计力学微观量：描述单个分子性质和状态的物理量微观量：描述单个分子性质和状态的物理量第四章第四章 气体动理论气体动理论32 平衡态、非平衡态

2、平衡态、非平衡态平衡态：平衡态：非平衡态：非平衡态：在不受外界影响的条件下在不受外界影响的条件下,系统的系统的宏观性不宏观性不随时间改变的状态。随时间改变的状态。 平衡态是理想化模型，我们研究平衡态的热学规律平衡态是理想化模型，我们研究平衡态的热学规律.热动平衡热动平衡第四章第四章 气体动理论气体动理论43 理想气体的物态方程理想气体的物态方程理想气体：理想气体：实际气体在常温和较低压强下实际气体在常温和较低压强下平衡态时，理想气体的状态方程为平衡态时，理想气体的状态方程为mpv =rtm摩尔气体常数摩尔气体常数8.31j/rmol k第四章第四章 气体动理论气体动理论5玻尔兹曼常数玻尔兹曼常

3、数123kj1038. 1k分子数密度分子数密度nnvpnkt若容器有若容器有n个气体分子个气体分子anpv = vrt =rt = n tnk2316.02 10anmol第四章第四章 气体动理论气体动理论6统计规律：统计规律：一定条件下，大量一定条件下，大量偶然随机偶然随机事件的事件的 整体整体具有确定的规律具有确定的规律统计规律有以下特点统计规律有以下特点: （1）只对大量偶然的事件才有意义）只对大量偶然的事件才有意义. （2）它是不同于个体规律的整体规律）它是不同于个体规律的整体规律.第四章第四章 气体动理论气体动理论7 . . . . . . . . . . . . . . . .

4、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 小球在伽小球在伽尔顿板中的分尔顿板中的分布规律布规律 .概率概率统计规律统计规律 当小球当小球数数 n 足够大时小足够大时小球的分布具有统球的分布具有统计规律计规律.第四章第四章 气体动理论气体动理论8设设 为第为第 格中的粒子数格中的粒子数 .ininnpini lim 概率概率 粒子在第粒子在第 格中格中出现的可能性大小出现的可能性大小 i. .

5、 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iinn粒子总数粒子总数 ，即事实，即事实 的的概率只可能在概率只可能在0和和1之间之间 。 表示各种可能事件出现的概率之和应表示各种可能事件出现的概率之和应 等于等于1，这一性质也称为，这一性质也称为概率的归一化条件概率的归一化条件。01ipi1niip 第四章第四章 气体动理论气体动理论9第四章第四章 气体动理论气体动理论10 1）分子之间的平均距离远大于分子自身的分子之间的平均距离远大于分子自身的线度

6、，可视为线度，可视为质点质点； 2）分子间的相互作用可忽略，除了碰撞，分子分子间的相互作用可忽略，除了碰撞，分子的运动可做的运动可做匀速直线运动匀速直线运动 ； 3）分子间及与容器间的碰撞均为分子间及与容器间的碰撞均为完全弹性碰撞，完全弹性碰撞，即碰撞前后分子动能不变。即碰撞前后分子动能不变。第四章第四章 气体动理论气体动理论11（1）容器中单位体积内的）容器中单位体积内的分子数处处相等分子数处处相等。（2）分子速度分子速度在各个方向分量的在各个方向分量的各种统计平均值各种统计平均值相等。相等。dnnndvv 常量分子速度各分量的分子速度各分量的算术平均值相等算术平均值相等0 xyzvv =

7、v第四章第四章 气体动理论气体动理论1222213xyz2vv= vv112nixixxnxxnnvvvvv其中速度在其中速度在 方向分量的算术平均值为：方向分量的算术平均值为：x速度各分量的速度各分量的方均值相等方均值相等第四章第四章 气体动理论气体动理论13xvmxvm-2avoyzxlll1aivyvxvzvo边长为边长为l l正方体的容器中，有正方体的容器中，有n n个气体分子，每个分子个气体分子，每个分子质量为质量为m,m,我们计算容器某一器壁受到的压强：我们计算容器某一器壁受到的压强：第四章第四章 气体动理论气体动理论14分子施于器壁的分子施于器壁的冲量冲量ixmiv2单个分子单位

8、时间施于器壁的冲量（即单个分子单位时间施于器壁的冲量（即平均冲力平均冲力）2iixfmlvixixmpv2 分子分子动量变化动量变化两次碰撞间隔时间两次碰撞间隔时间2ixl vixv2l单个分子遵循力学规律单个分子遵循力学规律频率频率第四章第四章 气体动理论气体动理论15 单位时间单位时间 n 个粒子对器壁个粒子对器壁a总冲量（平均冲力）总冲量（平均冲力） 22ixixiimmllvv大量分子总效应大量分子总效应2ixnmlniv2xnmlva面气体压强面气体压强23xfnpmslv第四章第四章 气体动理论气体动理论16统计规律统计规律3nnl2231vvx分子平均平动动能分子平均平动动能2k

9、21vmk32np 213pmnv第四章第四章 气体动理论气体动理论17k32np 统计关系式统计关系式压强的物理压强的物理意义意义宏观可测量量宏观可测量量微观量的统计平均值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压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 .分子平均平动动能分子平均平动动能2k21vm第四章第四章 气体动理论气体动理论18nktp k32np 理想气体压强公式理想气体压强公式理想气体状态方程理想气体状态方程23 kkt理想气体的温度理想气体的温度 第四章第四章 气体动理论气体动理论19温度温度 t 的物理的物理意义意义 3）在同一温度下，各种气体分子平均

10、平动动能均相在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均相等。等。 1）宏观量宏观量t是标志分子热运动激烈程度的物理量是标志分子热运动激烈程度的物理量2）温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义.23 kkt第四章第四章 气体动理论气体动理论20方均根速率方均根速率注意注意2v大量分子速率的平方平均值的大量分子速率的平方平均值的平方根平方根233ktrtvmm第四章第四章 气体动理论气体动理论21（a）温度相同、压强相同。）温度相同、压强相同。（b）温度、压强都不同。）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）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