第七章气体动理论

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则运动.热现象:与温度有关的物理性质的变化.研究对象特征单个分子:无序、具有偶然性、遵循力学规律.整体(大量分子):服从统计规律.热学宏观量:表示大量分子集体特征的物理量(可直接测量)，如p，V，T

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m

，等.宏观量微观量统计平均研究方法1

热力学——宏观描述2

气体动理论——微观描述第七章气体动理论7-1基本概念一气体状态参量(宏观量）体积V

气体分子所能到达的空间。1dm3=1L,1cm3=1mL压强P气体分子垂直作用于器壁单位面积上的力，是大量气体分子与器壁碰撞的宏观表现。

760mmHg=1.01105Pa=1atm。温度反映物体冷热程度的物理量，其高低反映内部分子热运动的剧烈程度。热力学温标(T:K)与摄氏温标(t:℃)：

t=T-273.15二平衡态定义：在不受外界影响的条件下，系统宏观性质均匀一致、不随时间变化的状态，热动平衡态。特征：密度均匀，是自发过程的终点。描述：(P,V,T)，P、T处处相等。非平衡态：密度不均匀，不能用(P,V,T)来描述三热力学过程定义：系统状态随时间变化的过程特点：初平衡态末平衡态分类：根据过程中间状态划分准静态过程：(1)中间态均为平衡态

(平衡过程）(2)无限缓慢进行，理想过程。

(3)P-V,P-T等图上,用一条曲线表示.非静态过程：(1)中间态为非平衡态

(2)过程进行得快，实际过程。

(3)P-V,P-T等图上,用一条曲线表示.F四理想气体

宏观定义：严格遵守三个实验定律的气体玻—马定律PV=constant盖—吕萨克定律V/T=constant查理定律P/T=constantT不变P不变V不变

1）分子可视为质点；

线度间距;

2）除碰撞瞬间,分子间无相互作用力；

微观模型4）分子的运动遵从经典力学的规律.3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）；气体总质量，气体摩尔质量，气体总分子数，阿伏伽德罗常数五一定质量理想气体状态方程：物态方程二摩尔气体常量物态方程一物态方程三玻耳兹曼常量物态方程二n=N/V，为气体分子数密度.六热力学第零定律内容：如果两个热力学系统的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡（温度相同），则他们彼此也必定处于热平衡。本质：一切互为热平衡的系统具有一个数值上相等的共同宏观性质------温度。应用：温度计用以测定物体温度的依据。第七章气体动理论7-2物质的微观模型统计规律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.一分子线度和分子力例

标准状态下氧分子直径分子间距分子线度当时，分子力主要表现为斥力；当时，分子力主要表现为引力.分子力斥力引力二分子热运动的无序性及统计规律性热运动：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统计规律性：对大量分子而言，在偶然、无序的分子运动中，包含着一种规律性.

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.

.................................................................................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

.........

..........................................粒子总数第七章气体动理论7-3理想气体的压强7-4理想气体的温度设边长分别为x、y

及z的长方体中有

N

个全同的质量为m

的气体分子，计算壁面所受压强.理想气体压强公式大量分子对器壁碰撞的总效果：恒定的、持续的力的作用.单个分子对器壁碰撞特性:偶然性、不连续性.气体压强：单位时间内，作用在器壁单位面积上的正压力.分子平均平动动能压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果.理想气体温度公式温度T

的物理意义

（3）在同一温度下各种气体分子平均平动动能均相等.（1）温度是分子平均平动动能的量度.

（2）温度是大量分子的集体表现.第七章气体动理论7-5能均分原理理想气体的内能

物体内能：固有属性理气内能：组成理气所有分子热运动动能总和自由度：

作用：为了说明分子热运动能量所遵从的统计规律而引入的定义：决定物体空间位置所需的独立坐标变量数。气体