生技理想气体压强和温度

1、热热热热热热 学学学学学学 HeatHeatHeat热学热学热学热学热学热学1 1 1什么是热学什么是热学什么是热学什么是热学什么是热学什么是热学 宏观物体是由大量的微观粒子宏观物体是由大量的微观粒子宏观物体是由大量的微观粒子宏观物体是由大量的微观粒子宏观物体是由大量的微观粒子宏观物体是由大量的微观粒子分子、原子等组成的分子、原子等组成的分子、原子等组成的分子、原子等组成的分子、原子等组成的分子、原子等组成的 微观粒子的无规则的运动，称为微观粒子的无规则的运动，称为微观粒子的无规则的运动，称为微观粒子的无规则的运动，称为微观粒子的无规则的运动，称为微观粒子的无规则的运动，称为热运动。热运动。热

2、运动。热运动。热运动。热运动。热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以及与其他运动形态之间的转化的物理学分支。及与其他运动形态之间的转化的物理学分支。及与其他运动形态之间的转化的物理学分支。及与其他运动形态之间的转化的物理学分支。及与其他运动形态之间的转化的物理学分支。及与其他运动形态之间的转化的物理学分支。2 2 2热学的分类热学的分类

3、热学的分类热学的分类热学的分类热学的分类按照研究方法的不同，热学分为按照研究方法的不同，热学分为按照研究方法的不同，热学分为按照研究方法的不同，热学分为按照研究方法的不同，热学分为按照研究方法的不同，热学分为热力学热力学热力学热力学热力学热力学 宏观理论宏观理论宏观理论宏观理论宏观理论宏观理论统计物理学统计物理学统计物理学统计物理学统计物理学统计物理学微观理论微观理论微观理论微观理论微观理论微观理论观察和实验观察和实验观察和实验观察和实验观察和实验观察和实验力学规律力学规律力学规律力学规律力学规律力学规律, , , , , , 统计平均方法统计平均方法统计平均方法统计平均方法统计平均方法统计平

4、均方法热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质3. 3. 3. 研究对象研究对象研究对象研究对象研究对象研究对象 热运动热运动热运动热运动热运动热运动 : : : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无

5、构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动规运动规运动规运动规运动规运动 . . .热现象热现象热现象热现象热现象热现象 : : : 与温度有关的物理性质的变化。与温度有关的物理性质的变化。与温度有关的物理性质的变化。与温度有关的物理性质的变化。与温度有关的物理性质的变化。与温度有关的物理性质的变化。单个单个单个单个单个单个分子分子分子分子分子分子 无序、具有偶然性、遵循力学规律无序、具有偶然性、遵循力学规律无序、具有偶然性、遵循力学规律无序、具有偶然性、遵循力学规律无序、具有偶然性、遵循力学规律无序、具有偶然性、遵循力学规律. . .研究对象特征研究对象特征研究对象特征研究对象特征研究对

6、象特征研究对象特征整体整体整体整体整体整体（大量分子）（大量分子）（大量分子）（大量分子）（大量分子）（大量分子） 服从统计规律服从统计规律服从统计规律服从统计规律服从统计规律服从统计规律 . . . 宏宏宏宏宏宏观量：观量：观量：观量：观量：观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）, , , 如如如如如如 等等等等等等 . . .TVp, 微微微微微微观量：观量：观量：观量：观

7、量：观量：描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测量），如分子的量），如分子的量），如分子的量），如分子的量），如分子的量），如分子的 等等等等等等 . . .v,m宏宏宏宏宏宏观量观量观量观量观量观量微微微微微微观量观量观量观量观量观量统计平均统计平均统计平均统计平均统计平均统计平均4. 4. 4. 研究方法研究方法研究方法研究方法研究方法研究方法1. 1. 1. 热力学热力学热力学热力学热力学

8、热力学 宏宏宏宏宏宏观观观观观观描述描述描述描述描述描述 实验经验总结，实验经验总结，实验经验总结，实验经验总结，实验经验总结，实验经验总结， 给出宏观物体热现象的规律，从能量给出宏观物体热现象的规律，从能量给出宏观物体热现象的规律，从能量给出宏观物体热现象的规律，从能量给出宏观物体热现象的规律，从能量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观点

9、出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件 . . . 1 1 1）具有可靠性；具有可靠性；具有可靠性；具有可靠性；具有可靠性；具有可靠性； 2 2 2）知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然； 3 3 3）应用宏观参量应用宏观参量应用宏观参量应用宏观参量应用宏观参量应用宏观参量 . . .特点特点特点特点特点特点2. 2. 2. 气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论 微微微微微微观描述观描述观描述观描述观描述观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和研究大量数

10、目的热运动的粒子系统，应用模型假设和研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和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统计方法统计方法统计方法统计方法统计方法 . . .气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论热热热热热热力学力学力学力学力学力学相辅相成相辅相成相辅相成相辅相成相辅相成相辅相成 1 1 1）揭示宏观现象的本质；揭示宏观现象的本质；揭示宏观现象的本质；揭示宏观现象的本质；揭示宏观现象的本质；揭示宏观现象的本质； 2 2 2）有局限性，与实际有偏差，不可

11、任意推广有局限性，与实际有偏差，不可任意推广有局限性，与实际有偏差，不可任意推广有局限性，与实际有偏差，不可任意推广有局限性，与实际有偏差，不可任意推广有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 . . .特点特点特点特点特点特点 利用扫描隧道显利用扫描隧道显利用扫描隧道显利用扫描隧道显利用扫描隧道显利用扫描隧道显微镜技术把一个个原微镜技术把一个个原微镜技术把一个个原微镜技术把一个个原微镜技术把一个个原微镜技术把一个个原子排列成子排列成子排列成子排列成子排列成子排列成 IBM IBM IBM 字母字母字母字母字母字母的照片的照片的照片的照片的照片的照片. . . 现代的仪器已可以观察和测量分子或原子

12、的大现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大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小以及它们在物体中的排列情况小以及它们在物体中的排列情况小以及它们在物体中的排列情况小以及它们在物体中的排列情况小以及它们在物体中的排列情况, , , 例如例如例如例如例如例如 X X X 光分析仪光分析仪光分析仪光分析仪光分析仪光分析仪, , ,电子显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜, , , 扫描隧道显微镜等扫描隧道显微镜等扫描隧道显微镜等

13、扫描隧道显微镜等扫描隧道显微镜等扫描隧道显微镜等. . . SiSiSi单晶的原子像（透射电子显微镜照片）单晶的原子像（透射电子显微镜照片）单晶的原子像（透射电子显微镜照片）单晶的原子像（透射电子显微镜照片）单晶的原子像（透射电子显微镜照片）单晶的原子像（透射电子显微镜照片）第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论本章内容：本章内容：本章内容：本章内容：本章内容：本章内容：2. 1 2. 1 2. 1 分子运动的基本概念分子运动的基本概念分子运动的基本概念分子运动的基本概念分子运动的基本概念分子运动的基本概念2. 2 2. 2 2. 2

14、气体分子的热运动气体分子的热运动气体分子的热运动气体分子的热运动气体分子的热运动气体分子的热运动2. 2. 2. 3 3 3 统计规律的特征统计规律的特征统计规律的特征统计规律的特征统计规律的特征统计规律的特征2. 4 2. 4 2. 4 理想气体的压强公式理想气体的压强公式理想气体的压强公式理想气体的压强公式理想气体的压强公式理想气体的压强公式2. 5 2. 5 2. 5 麦克斯韦速率分布定律麦克斯韦速率分布定律麦克斯韦速率分布定律麦克斯韦速率分布定律麦克斯韦速率分布定律麦克斯韦速率分布定律2. 2. 2. 6 6 6 温度的微观本质温度的微观本质温度的微观本质温度的微观本质温度的微观本质温

15、度的微观本质2. 7 2. 7 2. 7 能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论一、一、一、一、一、一、分子热运动的图像分子热运动的图像分子热运动的图像分子热运动的图像分子热运动的图像分子热运动的图像1 1 1 宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成宏观物体由大量粒子（

16、分子、原子等）组成2 2 2 物体的分子在永不停息地作无序热运动物体的分子在永不停息地作无序热运动物体的分子在永不停息地作无序热运动物体的分子在永不停息地作无序热运动物体的分子在永不停息地作无序热运动物体的分子在永不停息地作无序热运动 (1) (1) (1) 气体、液体、固体的扩散气体、液体、固体的扩散气体、液体、固体的扩散气体、液体、固体的扩散气体、液体、固体的扩散气体、液体、固体的扩散水和墨水的混合水和墨水的混合水和墨水的混合水和墨水的混合水和墨水的混合水和墨水的混合 相互压紧的金属板相互压紧的金属板相互压紧的金属板相互压紧的金属板相互压紧的金属板相互压紧的金属板例如：例如：例如：例如：例

17、如：例如：(1) 1cm(1) 1cm(1) 1cm3 3 3的空气中包含有的空气中包含有的空气中包含有的空气中包含有的空气中包含有的空气中包含有2.72.72.710101019 19 19 个分子个分子个分子个分子个分子个分子(2) (2) (2) 水和酒精的混合，体积会减小水和酒精的混合，体积会减小水和酒精的混合，体积会减小水和酒精的混合，体积会减小水和酒精的混合，体积会减小水和酒精的混合，体积会减小例如：例如：例如：例如：例如：例如：宏观物体由大量粒子组成，分子之间存在一定的空隙宏观物体由大量粒子组成，分子之间存在一定的空隙宏观物体由大量粒子组成，分子之间存在一定的空隙宏观物体由大量粒

18、子组成，分子之间存在一定的空隙宏观物体由大量粒子组成，分子之间存在一定的空隙宏观物体由大量粒子组成，分子之间存在一定的空隙2.12.12.1 气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论气体动理论的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念的基本概念第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论(2) (2) (2) 布朗运动布朗运动布朗运动布朗运动布朗运动布朗运动（布朗运动与温度、微粒的大小的关系）（布朗运动与温度、微粒的大小的关系）（布朗运动与温度、微粒的大小的关系）（布朗运动与温度、微粒的大小的关系）（布朗运动与温度、微粒的大

19、小的关系）（布朗运动与温度、微粒的大小的关系）第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论分子间距分子间距分子间距分子间距分子间距分子间距分子线度分子线度分子线度分子线度分子线度分子线度103 3 3 分子线度分子线度分子线度分子线度分子线度分子线度 所以，标准状态下气体分子占有的体积约为气所以，标准状态下气体分子占有的体积约为气所以，标准状态下气体分子占有的体积约为气所以，标准状态下气体分子占有的体积约为气所以，标准状态下气体分子占有的体积约为气所以，标准状态下气体分子占有的体积约为气体分子本身大小的体分子本身大小的体分子本身大小的体分子本

20、身大小的体分子本身大小的体分子本身大小的100010001000倍。所以气体分子可以看成倍。所以气体分子可以看成倍。所以气体分子可以看成倍。所以气体分子可以看成倍。所以气体分子可以看成倍。所以气体分子可以看成没有大小的质点。没有大小的质点。没有大小的质点。没有大小的质点。没有大小的质点。没有大小的质点。第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论4 4 4 分子间存在相互作用力分子间存在相互作用力分子间存在相互作用力分子间存在相互作用力分子间存在相互作用力分子间存在相互作用力 一切宏观物体都是由大量分子组成的，分子都在永不停一切宏观物体都是由

21、大量分子组成的，分子都在永不停一切宏观物体都是由大量分子组成的，分子都在永不停一切宏观物体都是由大量分子组成的，分子都在永不停一切宏观物体都是由大量分子组成的，分子都在永不停一切宏观物体都是由大量分子组成的，分子都在永不停息地作无序热运动，分子之间有相互作用的分子力。息地作无序热运动，分子之间有相互作用的分子力。息地作无序热运动，分子之间有相互作用的分子力。息地作无序热运动，分子之间有相互作用的分子力。息地作无序热运动，分子之间有相互作用的分子力。息地作无序热运动，分子之间有相互作用的分子力。r r r r r r0 0 0 表现为引力表现为引力表现为引力表现为引力表现为引力表现为引力气体分子

22、间距较大气体分子间距较大气体分子间距较大气体分子间距较大气体分子间距较大气体分子间距较大, , ,作作作作作作用力可忽略用力可忽略用力可忽略用力可忽略用力可忽略用力可忽略0rorFm10100r分子力分子力分子力分子力分子力分子力0,m109引力Fr第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论二、状态参量二、状态参量二、状态参量二、状态参量二、状态参量二、状态参量 热力学系统（简称系统）热力学系统（简称系统）热力学系统（简称系统）热力学系统（简称系统）热力学系统（简称系统）热力学系统（简称系统）系统系统系统系统系统系统外界外界外界外界外界外界

23、在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物体或物体系称为体或物体系称为体或物体系称为体或物体系称为体或物体系称为体或物体系称为热力学系统热力学系统热力学系统热力学系统热力学系统热力学系统。系统的外界（简称外界）系统的外界（简称外界）系统的外界（简称外界）系统的外界（简称外界）系统的外界（简称外界）系统的外界（简称外界

24、）能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，称为能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，称为能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，称为能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，称为能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，称为能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，称为外外外外外外界界界界界界。把用来描述系统宏观状态的物理量称为把用来描述系统宏观状态的物理量称为把用来描述系统宏观状态的物理量称为把用来描述系统宏观状态的物理量称为把用来描述系统宏观状态的物理量称为把用来描述系统宏观状态的物理量称为状态参量状态参量状态参量状态参量状态参量状态参量。气体的

25、宏观状态可以用气体的宏观状态可以用气体的宏观状态可以用气体的宏观状态可以用气体的宏观状态可以用气体的宏观状态可以用V V V、P P P、T T T 描述描述描述描述描述描述第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论气体的物态参量气体的物态参量气体的物态参量气体的物态参量气体的物态参量气体的物态参量 1 1 1 气体压强气体压强气体压强气体压强气体压强气体压强 ：作用于容器壁上单位面积的正压力：作用于容器壁上单位面积的正压力：作用于容器壁上单位面积的正压力：作用于容器壁上单位面积的正压力：作用于容器壁上单位面积的正压力：作用于容器壁上单位面

26、积的正压力（力学力学力学力学力学力学描述）描述）描述）描述）描述）描述）. . .p 单位：单位：单位：单位：单位：单位：2mN1Pa1 2 2 2 体积体积体积体积体积体积 : : : 气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（几何几何几何几何几何几何描述）描述）描述）描述）描述）描述）. . . V3333dm10L10m1单位：单位：单位：单位：单位：单位：标准大气压：标准大气压：标准大气压：标准大气压：标准大气压：标准大气压：Pa10013. 1atm15 3 3 3 温度温度温度温度

27、温度温度 : : : 气体冷热程度的量度（气体冷热程度的量度（气体冷热程度的量度（气体冷热程度的量度（气体冷热程度的量度（气体冷热程度的量度（热学热学热学热学热学热学描述）描述）描述）描述）描述）描述）. . . TtT15.273单位：单位：单位：单位：单位：单位： （开尔文）（开尔文）（开尔文）（开尔文）（开尔文）（开尔文）. . .KTVp,第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论三、平衡态三、平衡态三、平衡态三、平衡态三、平衡态三、平衡态 说明说明说明说明说明说明（1 1 1）平衡态是一个理想状态；）平衡态是一个理想状态；）平衡态

28、是一个理想状态；）平衡态是一个理想状态；）平衡态是一个理想状态；）平衡态是一个理想状态；在在在在在在没有外界影响没有外界影响没有外界影响没有外界影响没有外界影响没有外界影响的情况下，系统各部分的的情况下，系统各部分的的情况下，系统各部分的的情况下，系统各部分的的情况下，系统各部分的的情况下，系统各部分的宏观性质在长时宏观性质在长时宏观性质在长时宏观性质在长时宏观性质在长时宏观性质在长时间内不发生变化间内不发生变化间内不发生变化间内不发生变化间内不发生变化间内不发生变化的状态。的状态。的状态。的状态。的状态。的状态。（2 2 2）平衡态是一种动态平衡；）平衡态是一种动态平衡；）平衡态是一种动态平

29、衡；）平衡态是一种动态平衡；）平衡态是一种动态平衡；）平衡态是一种动态平衡；（3 3 3）对于平衡态，可以用）对于平衡态，可以用）对于平衡态，可以用）对于平衡态，可以用）对于平衡态，可以用）对于平衡态，可以用pVpVpV 图图图图图图上的一个点来表示。上的一个点来表示。上的一个点来表示。上的一个点来表示。上的一个点来表示。上的一个点来表示。质量一定的气体处于平衡态质量一定的气体处于平衡态质量一定的气体处于平衡态质量一定的气体处于平衡态质量一定的气体处于平衡态质量一定的气体处于平衡态 ),(TVPPV),(TVP* * *o第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气

30、体动理论第七章气体动理论四、理想气体的状态方程四、理想气体的状态方程四、理想气体的状态方程四、理想气体的状态方程四、理想气体的状态方程四、理想气体的状态方程在在在在在在p p p、V V V、T T T 三个状态参量之间一定存在某种关系，即其中三个状态参量之间一定存在某种关系，即其中三个状态参量之间一定存在某种关系，即其中三个状态参量之间一定存在某种关系，即其中三个状态参量之间一定存在某种关系，即其中三个状态参量之间一定存在某种关系，即其中一个状态参量是其它两个状态参量的函数，如一个状态参量是其它两个状态参量的函数，如一个状态参量是其它两个状态参量的函数，如一个状态参量是其它两个状态参量的函数

31、，如一个状态参量是其它两个状态参量的函数，如一个状态参量是其它两个状态参量的函数，如 T=T(P,V)T=T(P,V)T=T(P,V) 一定质量气体处于平衡态时的一定质量气体处于平衡态时的一定质量气体处于平衡态时的一定质量气体处于平衡态时的一定质量气体处于平衡态时的一定质量气体处于平衡态时的状态方程状态方程状态方程状态方程状态方程状态方程在温度不太低在温度不太低在温度不太低在温度不太低在温度不太低在温度不太低( ( (与室温相比与室温相比与室温相比与室温相比与室温相比与室温相比) ) )和压强不太大和压强不太大和压强不太大和压强不太大和压强不太大和压强不太大( ( (与大气压相比与大气压相比与

32、大气压相比与大气压相比与大气压相比与大气压相比) ) )时，有时，有时，有时，有时，有时，有三条实验定律三条实验定律三条实验定律三条实验定律三条实验定律三条实验定律Boyle-MariotteBoyle-MariotteBoyle-Mariotte定律定律定律定律定律定律 等温过程中等温过程中等温过程中等温过程中等温过程中等温过程中 pVpVpV=const=const=const Gay-LussacGay-LussacGay-Lussac定律定律定律定律定律定律 等体过程中等体过程中等体过程中等体过程中等体过程中等体过程中 p/Tp/Tp/T=const =const =const Cha

33、rlesCharlesCharles定律定律定律定律定律定律 等压过程中等压过程中等压过程中等压过程中等压过程中等压过程中 V/TV/TV/T=const =const =const 理想气体的定义：理想气体的定义：理想气体的定义：理想气体的定义：理想气体的定义：理想气体的定义：在任何情况下都遵守上述三个实验定律的气在任何情况下都遵守上述三个实验定律的气在任何情况下都遵守上述三个实验定律的气在任何情况下都遵守上述三个实验定律的气在任何情况下都遵守上述三个实验定律的气在任何情况下都遵守上述三个实验定律的气体称为体称为体称为体称为体称为体称为理想气体理想气体理想气体理想气体理想气体理想气体。第七章

34、气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论RTmpVmm m气体质量气体质量气体质量气体质量气体质量气体质量 kg kg kg 气体摩尔质量气体摩尔质量气体摩尔质量气体摩尔质量气体摩尔质量气体摩尔质量 kg/mol kg/mol kg/molR R R=8.31Jmol=8.31Jmol=8.31Jmol-1-1-1KKK-1-1-1摩尔气体常量摩尔气体常量摩尔气体常量摩尔气体常量摩尔气体常量摩尔气体常量理想气体的状态方程理想气体的状态方程理想气体的状态方程理想气体的状态方程理想气体的状态方程理想气体的状态方程第七章气体动理论第七章气体动理论第七

35、章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论RTbVVapmm)(21mol 1mol 1mol 实际气体实际气体实际气体RTpVm范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯方程 1 mol 1 mol 1 mol 理想气体理想气体理想气体 a a a 分子间吸引力所引起的修正分子间吸引力所引起的修正分子间吸引力所引起的修正分子间吸引力所引起的修正分子间吸引力所引起的修正分子间吸引力所引起的修正b b b 分子固有体积所引起的修正分子固有体积所引起的修正分子固有体积所引起的修正分子固有体积所引起的修正分子固有体积所引起的修正分子固有体积所引

36、起的修正五五五五五五 实际气体的状态方程实际气体的状态方程实际气体的状态方程实际气体的状态方程实际气体的状态方程实际气体的状态方程第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论六、分子热运动的无序性及统计规律性六、分子热运动的无序性及统计规律性六、分子热运动的无序性及统计规律性六、分子热运动的无序性及统计规律性六、分子热运动的无序性及统计规律性六、分子热运动的无序性及统计规律性1. 1. 1.无序性是气体分子热运动的基本特性无序性是气体分子热运动的基本特性无序性是气体分子热运动的基本特性无序性是气体分子热运动的基本特性无序性是气体分子热运动的基

37、本特性无序性是气体分子热运动的基本特性 系统内每个分子都在作系统内每个分子都在作系统内每个分子都在作系统内每个分子都在作系统内每个分子都在作系统内每个分子都在作永不停止的永不停止的永不停止的永不停止的永不停止的永不停止的无规则热运无规则热运无规则热运无规则热运无规则热运无规则热运动，碰撞极其频繁，所以分子间的能量交换也是极动，碰撞极其频繁，所以分子间的能量交换也是极动，碰撞极其频繁，所以分子间的能量交换也是极动，碰撞极其频繁，所以分子间的能量交换也是极动，碰撞极其频繁，所以分子间的能量交换也是极动，碰撞极其频繁，所以分子间的能量交换也是极其频繁的，从而使分子的平均速率相同，其体内各其频繁的，从

38、而使分子的平均速率相同，其体内各其频繁的，从而使分子的平均速率相同，其体内各其频繁的，从而使分子的平均速率相同，其体内各其频繁的，从而使分子的平均速率相同，其体内各其频繁的，从而使分子的平均速率相同，其体内各部分的温度、压强趋于相等，从而达到平衡态。部分的温度、压强趋于相等，从而达到平衡态。部分的温度、压强趋于相等，从而达到平衡态。部分的温度、压强趋于相等，从而达到平衡态。部分的温度、压强趋于相等，从而达到平衡态。部分的温度、压强趋于相等，从而达到平衡态。例例例例例例 : : : : : : 常温和常压下的氧分子常温和常压下的氧分子常温和常压下的氧分子常温和常压下的氧分子常温和常压下的氧分子常

39、温和常压下的氧分子7910m;10/sz 次次4 5 0m /s v第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论 虽然无序性是气体分子热运动的基本特性，但大虽然无序性是气体分子热运动的基本特性，但大虽然无序性是气体分子热运动的基本特性，但大虽然无序性是气体分子热运动的基本特性，但大虽然无序性是气体分子热运动的基本特性，但大虽然无序性是气体分子热运动的基本特性，但大量的偶然、无序的分子运动中，包含着一种统计规律量的偶然、无序的分子运动中，包含着一种统计规律量的偶然、无序的分子运动中，包含着一种统计规律量的偶然、无序的分子运动中，包含着一种统计规

40、律量的偶然、无序的分子运动中，包含着一种统计规律量的偶然、无序的分子运动中，包含着一种统计规律性。性。性。性。性。性。 掷骰子掷骰子掷骰子掷骰子掷骰子掷骰子2. 2. 2. 统计规律性统计规律性统计规律性统计规律性统计规律性统计规律性 每一面朝上的概率都是每一面朝上的概率都是每一面朝上的概率都是每一面朝上的概率都是每一面朝上的概率都是每一面朝上的概率都是1/61/61/6分布曲线分布曲线分布曲线分布曲线分布曲线分布曲线第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论 伽耳顿板实验伽耳顿板实验伽耳顿板实验伽耳顿板实验伽耳顿板实验伽耳顿板实验 若无小

41、钉：必然事件若无小钉：必然事件若无小钉：必然事件若无小钉：必然事件若无小钉：必然事件若无小钉：必然事件若有小钉：偶然事件若有小钉：偶然事件若有小钉：偶然事件若有小钉：偶然事件若有小钉：偶然事件若有小钉：偶然事件(1) (1) (1) 统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律统计规律是大量偶然事件的总体所遵从的规律 (2) (2) (2) 统计规律和涨落现象是分不开的。统计规律和涨落现象是分不开的。统计规律和涨落现象是分不开的。统计规律和

42、涨落现象是分不开的。统计规律和涨落现象是分不开的。统计规律和涨落现象是分不开的。 rrr结论结论结论结论结论结论少量小球的分布每次不同少量小球的分布每次不同少量小球的分布每次不同少量小球的分布每次不同少量小球的分布每次不同少量小球的分布每次不同大量小球的分布近似相同大量小球的分布近似相同大量小球的分布近似相同大量小球的分布近似相同大量小球的分布近似相同大量小球的分布近似相同统计规统计规统计规统计规统计规统计规 律不同于以往的必然规律律不同于以往的必然规律律不同于以往的必然规律律不同于以往的必然规律律不同于以往的必然规律律不同于以往的必然规律第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章

43、气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论2.22.22.2 理想气体的压强理想气体的压强理想气体的压强理想气体的压强理想气体的压强理想气体的压强公式公式公式公式公式公式一、一、一、一、一、一、 理想气体的微观模型理想气体的微观模型理想气体的微观模型理想气体的微观模型理想气体的微观模型理想气体的微观模型(1) (1) (1) 忽略分子大小（看作质点）忽略分子大小（看作质点）忽略分子大小（看作质点）忽略分子大小（看作质点）忽略分子大小（看作质点）忽略分子大小（看作质点）(2) (2) (2) 忽略分子间的作用力忽略分子间的作用力忽略分子间的作用力忽略分子间的作用力忽略分子间的作用力忽略分子间的作

44、用力 (3) (3) (3) 碰撞为完全弹性碰撞为完全弹性碰撞为完全弹性碰撞为完全弹性碰撞为完全弹性碰撞为完全弹性 （分子与分子或器壁碰撞时除外）（分子与分子或器壁碰撞时除外）（分子与分子或器壁碰撞时除外）（分子与分子或器壁碰撞时除外）（分子与分子或器壁碰撞时除外）（分子与分子或器壁碰撞时除外）理想气体理想气体理想气体理想气体理想气体理想气体: : : 可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小可看作是许多个自由地、无规则运动着

45、的弹性小球的集合。球的集合。球的集合。球的集合。球的集合。球的集合。分子线度分子线度分子线度分子线度分子线度分子线度 分子间平均距离分子间平均距离分子间平均距离分子间平均距离分子间平均距离分子间平均距离 m1010drdr,m109(4) (4) (4) 分子的运动遵从经典力学的规律分子的运动遵从经典力学的规律分子的运动遵从经典力学的规律分子的运动遵从经典力学的规律分子的运动遵从经典力学的规律分子的运动遵从经典力学的规律 . . .第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论(3)(3)(3)(3)(3)(3)平衡态时分子的速度按方向的分布是

46、各向均匀的平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的; ; ; ; ; ;(2)(2)(2)平衡态时分子按位置的分布是均匀的平衡态时分子按位置的分布是均匀的平衡态时分子按位置的分布是均匀的平衡态时分子按位置的分布是均匀的平衡态时分子按位置的分布是均匀的平衡态时分子按位置的分布是均匀的; ; ;二、大量气体分子运动的统计假设二、大量气体分子运动的统计假设二、大量气体分子运动的统计假设二、大量气体分子运动的统计假设二、大量气体分子运

47、动的统计假设二、大量气体分子运动的统计假设(1)(1)(1)分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断变化着; ; ;32222vvvvzyx NiixxvNv1100 zyxvvvNiixxvNv1221022zyvv 2222zyxvvvvVNVNndddvdvdv：体积元，宏观小，微观大：体积元，宏观小，微观大：体积元，宏观小，微观大：体积元，宏观小，微观大：体积元，宏观小，微观大：体积

48、元，宏观小，微观大不受重力影响不受重力影响不受重力影响不受重力影响不受重力影响不受重力影响第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论三、从分子运动看压强的形成三、从分子运动看压强的形成三、从分子运动看压强的形成三、从分子运动看压强的形成三、从分子运动看压强的形成三、从分子运动看压强的形成压强为大量分子在热运动中碰撞器壁，对器壁产生的平均作压强为大量分子在热运动中碰撞器壁，对器壁产生的平均作压强为大量分子在热运动中碰撞器壁，对器壁产生的平均作压强为大量分子在热运动中碰撞器壁，对器壁产生的平均作压强为大量分子在热运动中碰撞器壁，对器壁产生的平均

49、作压强为大量分子在热运动中碰撞器壁，对器壁产生的平均作用力的表现。用力的表现。用力的表现。用力的表现。用力的表现。用力的表现。密集雨点对雨密集雨点对雨密集雨点对雨密集雨点对雨密集雨点对雨密集雨点对雨伞的冲击力伞的冲击力伞的冲击力伞的冲击力伞的冲击力伞的冲击力气体分子气体分子气体分子气体分子气体分子气体分子器器器器器器壁壁壁壁壁壁第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论2A分子施于器壁的冲量分子施于器壁的冲量分子施于器壁的冲量分子施于器壁的冲量分

50、子施于器壁的冲量分子施于器壁的冲量ixmvI2单个分子单位时间施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的冲量12122lmvlvmvixixixxvmvxvm-oyzx3l2l1lixixmvp2 x x x方向动量变化方向动量变化方向动量变化方向动量变化方向动量变化方向动量变化相邻两次碰撞间隔时间相邻两次碰撞间隔时间相邻两次碰撞间隔时间相邻两次碰撞间隔时间相邻两次碰撞间隔时间相邻两次碰撞间隔时间ixvl12单位时间碰撞次数单位时间碰撞次数单位时间碰撞次数单位时间碰撞次数单位时

51、间碰撞次数单位时间碰撞次数12lvix 单个单个单个单个单个单个分子遵循力学规律分子遵循力学规律分子遵循力学规律分子遵循力学规律分子遵循力学规律分子遵循力学规律四、理想气体的压强公式四、理想气体的压强公式四、理想气体的压强公式四、理想气体的压强公式四、理想气体的压强公式四、理想气体的压强公式1A一定量理想气体一定量理想气体一定量理想气体一定量理想气体一定量理想气体一定量理想气体 nmNV,VNn 总分子数总分子数总分子数总分子数总分子数总分子数 分子数密度分子数密度分子数密度分子数密度分子数密度分子数密度 N一个分子的质量一个分子的质量一个分子的质量一个分子的质量一个分子的质量一个分子的质量

52、m第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论 单位时间单位时间单位时间单位时间单位时间单位时间 N N N 个粒子对个粒子对个粒子对个粒子对个粒子对个粒子对器壁总冲量器壁总冲量器壁总冲量器壁总冲量器壁总冲量器壁总冲量 iixiixvlmlmv2112 大量大量大量大量大量大量分子总效应分子总效应分子总效应分子总效应分子总效应分子总效应12lNmvItFx单个分子单位时间施于单个分子单位时间施于单个分子单位时间施于单个分子单位时间施于单个分子单位时间施于单个分子单位时间施于器壁的冲量器壁的冲量器壁的冲量器壁的冲量器壁的冲量器壁的冲量12lmv

53、ix2121xixvlNmNvlNmi器壁器壁器壁器壁器壁器壁 所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力 12lNmvFx1Ast12Axvmvxvm-oyzx3l2l1l1A第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论气体压强气体压强气体压强气体压强气体压强气体压强232132xvlllNmllFp统计规律统计规律统计规律统计规律统计规律统计规律321lllNn 2231vvx分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能2k21vmk32np 12lNmvF

54、x器壁器壁器壁器壁器壁器壁 所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力所受平均冲力 1A231vnmp 2Axvmvxvm-oyzx3l2l1l1A第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论压强的物理压强的物理压强的物理压强的物理压强的物理压强的物理意义意义意义意义意义意义k32np 统计关系式统计关系式统计关系式统计关系式统计关系式统计关系式宏观可测量量宏观可测量量宏观可测量量宏观可测量量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微观量的统计平均值微观量的统计平均值微观量的统计平均值微观量的统计平均值分

55、子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能分子平均平动动能2k21vm(1) (1) (1) 压强压强压强压强压强压强 p p p 是一个统计平均量。是大量分子的集体行为，对是一个统计平均量。是大量分子的集体行为，对是一个统计平均量。是大量分子的集体行为，对是一个统计平均量。是大量分子的集体行为，对是一个统计平均量。是大量分子的集体行为，对是一个统计平均量。是大量分子的集体行为，对大量分子，压强才有意义。大量分子，压强才有意义。大量分子，压强才有意义。大量分子，压强才有意义。大量分子，压强才有意义。大量分子，压强才有意义。 (2) (2) (2) 是一微观统

56、计平均量，不能直接测量的是一微观统计平均量，不能直接测量的是一微观统计平均量，不能直接测量的是一微观统计平均量，不能直接测量的是一微观统计平均量，不能直接测量的是一微观统计平均量，不能直接测量的 。压强公式。压强公式。压强公式。压强公式。压强公式。压强公式无法用实验直接验证无法用实验直接验证无法用实验直接验证无法用实验直接验证无法用实验直接验证无法用实验直接验证 。k第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论RTmpVnkTp mNNmMA ,TNRVNRTmVNNmpAA玻耳兹曼常量玻耳兹曼常量玻耳兹曼常量玻耳兹曼常量玻耳兹曼常量玻耳兹曼

57、常量VNn 分子数密度分子数密度分子数密度分子数密度分子数密度分子数密度 123123111038. 110022. 631. 8KJmolkmolJNRkA压强的另外一个表达式压强的另外一个表达式压强的另外一个表达式压强的另外一个表达式压强的另外一个表达式压强的另外一个表达式 N N NA A A：阿伏伽德罗常数：阿伏伽德罗常数：阿伏伽德罗常数：阿伏伽德罗常数：阿伏伽德罗常数：阿伏伽德罗常数在相同的温度和压强下，各种在相同的温度和压强下，各种在相同的温度和压强下，各种在相同的温度和压强下，各种在相同的温度和压强下，各种在相同的温度和压强下，各种气体的分子数密度相等。气体的分子数密度相等。气体

58、的分子数密度相等。气体的分子数密度相等。气体的分子数密度相等。气体的分子数密度相等。N N N：总分子数：总分子数：总分子数：总分子数：总分子数：总分子数第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论第七章气体动理论2.32.32.3 温度的微观本质温度的微观本质温度的微观本质温度的微观本质温度的微观本质温度的微观本质一、理想气体温度与分子平均平动动能的关系一、理想气体温度与分子平均平动动能的关系一、理想气体温度与分子平均平动动能的关系一、理想气体温度与分子平均平动动能的关系一、理想气体温度与分子平均平动动能的关系一、理想气体温度与分子平均平动动能的关系每个分

59、子平均平动动能只与温度有关，与气体的种类无关。每个分子平均平动动能只与温度有关，与气体的种类无关。每个分子平均平动动能只与温度有关，与气体的种类无关。每个分子平均平动动能只与温度有关，与气体的种类无关。每个分子平均平动动能只与温度有关，与气体的种类无关。每个分子平均平动动能只与温度有关，与气体的种类无关。说明说明说明说明说明说明(2) (2) (2) 温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现。温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现。温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现。温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现。温度是统计概念，是大量分子热运动的集体表现。温度是统计概念，是大量分子

60、热运动的集体表现。 对于单个或少数分子来说，温度的概念就失去了意义。对于单个或少数分子来说，温度的概念就失去了意义。对于单个或少数分子来说，温度的概念就失去了意义。对于单个或少数分子来说，温度的概念就失去了意义。对于单个或少数分子来说，温度的概念就失去了意义。对于单个或少数分子来说，温度的概念就失去了意义。 (1)(1)(1)温度是大量分子热运动平均平动动能的度量温度是大量分子热运动平均平动动能的度量温度是大量分子热运动平均平动动能的度量温度是大量分子热运动平均平动动能的度量温度是大量分子热运动平均平动动能的度量温度是大量分子热运动平均平动动能的度量, , , 是物体内是物体内是物体内是物体内