高二物理竞赛课件：真实气体 范德瓦耳斯方程

第五章气体动理论§5-9*真实气体范德瓦耳斯方程pV等压等容等温25.气体动理论5.1热运动的描述理想气体模型和状态方程5.2分子热运动和统计规律5.3气体动理论的压强和温度公式5.4能量均分定理理想气体的内能5.5麦克斯韦速率分布律5.6*麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律

重力场中粒子按高度的分布5.7分子碰撞和平均自由程5.8*气体的输运现象5.9*真实气体范德瓦耳斯方程真实气体的等温线范德瓦尔斯方程范德瓦尔斯方程的等温线和真实气体的等温线临界点真实气体的等温线3

教材P197表5-6范德瓦耳斯方程（高压、低温）4理想气体的微观模型：1、忽略分子大小

(看作质点)2、忽略分子间的作用力，忽略重力3、碰撞(分子之间、分子与器壁间)属完全弹性4、分子服从经典力学规律理想气体只是在

T

不太低、P

不太大条件下对实际气体的近似。

对实际气体，则需考虑分子大小和分子间作用力二因素。实际气体分子间的作用力5实际气体分子模型:有引力的刚球模型

6范德瓦耳斯方程:分子大小引起的修正7一摩尔理想气体状态方程:如何理解体积V：容器的体积？气体的体积？气体分子的自由活动的空间？可压缩的体积？

对实际气体，考虑分子本身有大小;分子自由活动的空间为

Vm

–

b.Vm：1mol气体可被压缩的空间；

b：反映分子本身体积的改正项。可以证明：b

约为1mol气体分子本身总体积的4倍.

分子间斥力的存在，导致气体可被压缩的空间的减少。范德瓦耳斯方程:分子间引力引起的修正8气体动理论指出:气体的压强是大量分子无规则运动中碰撞器壁的平均总效果。容器中分子a：好像不受引力作用。(相互抵消)容器壁上的分子b,c：受一个指向气体内部的合力。该合力将减少分子碰撞器壁的动量。相当于内压强pint范德瓦耳斯方程:分子间引力引起的修正9pint与哪些因素有关？与容器壁被吸引的气体分子数密度n成正比；与内部的吸引分子的数密度n成正比。

范德瓦耳斯方程：(1mol气体)(气体质量为M

气体体积为V)参见教材P200表5-8范德瓦耳斯等温线10如果T保持恒定，p与Vm的关系:三次方程俄罗斯最冷村庄：-71℃11本章小结1213压强的微观意义：压强是大量分子碰撞器壁的平均作用力

(单位面积上

)的统计平均值。温度的微观意义：

温度标志着物体内部分子无规则运动的剧烈程度，是气体分子的平均平动动能的量度。自由度：决定物体空间位置所需要的独立坐标的数目。

速率分布函数：某速率v附近单位速率间隔内的分子数占总分子数的比率。一、基本概念14分子的平均平动动能分子的总平均动能气体的内能：内能是气体内所有分子的动能

、分子内的势能与分子间的相互作用势能的总和。理想气体的内能：其所有分子的平均动能之和。

理想气体内能只是温度的函数，且和热力学温度

T成正比。一、基本概念15平均碰撞频率：一个分子单位时间内所受到的平均碰撞次数。

11、平均自由程：气体分子在相邻两次碰撞间飞行的平均路程。

对理想气体：一、基本概念1612、迁移过程：系统从非平衡态自发地向平衡态(物理性质均匀)过渡的过程。一、基本概念宏观规律：热传导系数：（3）扩散：物体内各部分密度不均匀时，物质由密度大往密度小的地方迁移的现象。扩散系数：宏观规律：（1）黏滞：流体内各部分流速不均匀时，定向动量由流速大往流速小的地方迁移的现象。

（2）热传导：物体内各部分温度不均匀时，内能由温度较高处向温度较低处迁移的现象。宏观规律：黏滞系数：17二、基本规律1、理想气体压强公式2、理想气体温度公式3、能量均分定理：在温度为

T的平衡态下，气体分子每个自由度所对应的平均动能都等于。

184、麦克斯韦速率分布函数5、玻尔兹曼分布律：在温度为T的平衡态下，任何系统的微观粒子按状态的分布，即在某一状态区间的粒子数与该状态区间的一个粒子的能量E有关，与成正比二、基本规律196、麦克斯韦速率分布下的三种速率

（1）

最概然速率

(最可几速率

)（2）

平均速率（3）

方均根速率

二、基本规律207、分子数密度随高度的变化

8、恒温气压公式10、范德瓦尔斯方程（1）

对

1mol气体

（2）质量为

M的气体二、基本规律21三、基本方法

1、建立模型与简化假设的方法

理想气体：微观模型；范德瓦尔斯气体：有引力的刚球模型；碰撞频率：一个分子以平均相对速率运动，而其它分子(看作不动)运动。222、统计平均的思想和方法本章多处用到统计平均的思想和方法来处理问题，例如:（1)理想气体分子的统计假设平衡态时，分子按位置的分布均匀；平衡态时，分子速度按方向的分布均匀。（2）推导压强公式时所用的统计平均的方法先讨论一个分子碰壁一次对器壁的冲量；再讨论一个分子碰壁多次对器壁的冲量；然后讨论多个分子碰壁多次对器壁的冲量；经过统计平均，最后得出压强公式。

表明：宏观量是微观量的统计平均值.三、基本方法

23（3）

讨论能量均分时的统计平均思想

由于分子的无规则碰撞，能量不仅在分子间交换，还可在自由度间转移，没有哪个自由度占有优势；在温度为T的平衡态下，气体分子