理想气体的性质为何如此简单而普遍ppt课件

1、理想氣體的性質為何如此簡單而普遍？nRPVT TncEVint和氣體的化學性質無關！從組成成分的性質來解釋組合物的性質！理想氣體無關氣體的化學性質，因此只能和原子的最普遍的共有性質有關！那就是一個帶質量的點！Maxwell 氣體動力論氣體動力論氣體是最混亂無序的，但卻最簡單！假設分子間距離夠遠，彼此的吸引力可以忽略。所以這些粒子除了碰撞之外，都是自在粒子。因為氣體就是一羣彼此不理的粒子！巨觀微觀HETVP,intNivrii1,巨觀物理量本質上是微觀物理量的統計結果！由巨觀物理量的微觀解釋或許我們可以找到巨觀物理量彼此的關係！壓力 P 的微觀意義氣體的壓力來自分子撞擊器壁後反彈，所施予器壁的力

2、！LmvvLmvtPFxixixixii222VmvNVmvVvvvmLmvLFPiiiziyixiixiii333avg22222322avg22132mvNPV tFxvL/2iziiyiixivvv22232222iziyixiixivvvmmvNmvmvii2avg2avg22132mvNPV 壓力 P 的微觀意義壓力正比於單位體積內的氣體分子動能平均值！2rms2avg2avg23vnMvNmmvNPVMRTnMPVv33rms簡單的氣體分子速度估計以室溫300K的氫氣為例M=0.002kg/molm/s1920rmsvavg22132mvNPV 壓力 P 的微觀意義壓力正比於單位體

3、積內的氣體分子動能平均值！MmNnNNAA氣體分子的速率大致與溫度的平方根成正比，而與分子量的平方根成反比。溫度 T 的微觀意義溫度是熱平衡的指標！熱平衡狀態從微觀的角度看是怎麼樣的情況？在熱平衡狀態，巨觀上氣體已不再變化，但微觀來說，每一個個別粒子仍不斷碰撞改變速率與方向！如何在微觀不斷變化下維持巨觀的不變?418295每一次機會重新考慮，可以改變選擇，總數分布也會改變2481953410275經過多次重新考慮，假设分布已經接近個人偏好的大约機率來分配，那麼個人還是會改變主意，但總數分布就不會再有變化了！3410275以此速率分布經過混亂碰撞後不變的條件可以解出熱平衡時的速率的分布。 Max

4、well 速率分佈完全的無知反而呵斥可預測的次序氣體達到熱平衡，分子仍不斷碰撞，交換能量，所以熱平衡在微觀上是一種動態平衡。平衡時分子速率的分布，在不斷碰撞中，個別分子速率會改變，但總體分子速率分布依舊不變。CMvevvP222)(M=30M=8CMvevCMvP222/3224)(CMvACMvAeMvMvvMdCCNevCMvNMdvvPmvdvmv2202222/302022222124)(計算動能平均值與M無關Tvmvm2222112121考慮兩氣體，達成熱平衡溫度是熱平衡的指標微觀地模擬熱平衡的過程，在此過程，粒子不斷碰撞。v1v2vCMvCM與v1-v2應該完全沒有關聯所以對恣意選

5、出的一對粒子1及粒子2而言， vCM與v1-v2的夾角應該是0-180任一角度都有相等的能够性。即使一開始仔細地調整使此角有些特定的值，碰撞也會使角度變成恣意。vCMv1-v2速率分布經過混亂碰撞後不變的條件運用於平衡過程中的兩種氣體。溫度 T 的微觀意義vCM與v1-v2應該完全沒有關聯所以對恣意選出的一對粒子1及粒子2而言， vCM與v1-v2的夾角應該是0-180任一角度都有相等的能够性。vCMv1-v20cos)(avavCM21vvv0)(av21221121mmvmvmvv02112222211vvmmvmvm0222211vmvm222211vmvm不斷的碰撞，可以保證熱平衡時角

6、度的恣意性。溫度 T 的微觀意義222211vmvmkTmv3221TT Tmv2溫度與氣體分子動能平均值成正比！kTmv2321222132mvNPV nRTNkTPV導出了狀態方程式RkNnNNAANkTmvNE23212int位能可以忽略RcV23導出了內能kTmv23212TncEVint導出了定容比熱Maxwell 速率分佈完全的無知反而呵斥可預測的次序氣體達到熱平衡，分子仍不斷碰撞，交換能量，所以熱平衡在微觀上是一種動態平衡。平衡時分子速率的分布，在不斷碰撞中，個別分子速率會改變，但總體分子速率分布依舊不變，以此條件可以解出熱平衡時的速率的分布。RTMvevRTMvP222/322

7、4)(MRTvP2MRTv8avgMRTv3rms雙原子分子的內能可以旋轉能量均分原則kTmvmvmvzyx21212121avg2avg2avg2假设把x軸，y軸，z軸的動能視為個別的儲存能量的方式，碰撞便呵斥這三個方式彼此之間頻繁能量交換，最後每一個方式會平均地得到相等的能量1/2kT。在一個系統中，任一個可以儲存能量的型式，在達到熱平衡後，都會得到能量kT21可以儲存能量的型式的數目，稱為自在度。kTmv23212雙原子分子的內能NkTE25intRcV255fNkTE3intRcV3多原子分子組成的理想氣體6f可是！雙原子分子還可以振動？簡協振動能量的儲存是以量子的型式進行，一次必須加減 hf 的整數倍，所以假设平均熱能 kT 比 hf 小很多，則儲存於該簡協振盪的能量就幾乎為零。 固體的比熱33322CnRRnR移動動能彈力位能在高溫時，能量均分原理適用固體的振動方式在低溫時，必須考慮量子效應：3CaTbTMean Free PathMean Free Path :兩次碰撞之間的平均距離2NA