高二物理竞赛范德瓦耳斯气体的压强课件

11、

范德瓦耳斯气体的压强一.

分子体积所引起的修正第一个气体分子自由活动的空间气体分子自由运动的空间Vm-b体积修正值b是1mol气体分子所占据的空间P

=RT/(Vm-b)

◆分子斥力引起的修正

1mol气体容器容积：Vm＝L3第二个气体分子自由活动的空间第N个气体分子自由活动的空间2r0r合力斥力引力dF010-9m分子力曲线s分子之间存在相互作用力---分子力。第一项表引力；第二项表斥力r0—平衡距离（d）s—有效作用距离（102d）d—分子有效直径（10-10m）当时，分子力主要表现为斥力；当时，分子力主要表现为引力.两分子质心的最短距离3二.

分子间引力所引起的修正设Δk指每一个分子进入界面层时平均动量减少量βpia—内压强由于靠近器壁分子作用球的不对称而产生向内的引力，形成内压强，使器壁所受的压强减弱。45例：试用范德瓦尔斯方程计算密闭容器内质量为

m=1.10kg的CO2的压强，并将结果与在同一状况下的理想气体的压强进行比较，已知容器V=20.0L，t=13oC。CO2

的a、b

值为a=3.6atmL2mol-2，b=0.043Lmol-1。解：先求摩尔体积

CO2的摩尔质量为44gmol-1。Vm=MmV=44.01100×20.0=0.800(Lmol-1)由范德瓦尔斯方程得6=－PRTVm－bVm2aP=－8.21×10-2

×(273+13)0.800-0.0433.6(0.80)2

若当作理想气体计算，则由1mol的理想气体状态方程PV=RT=29.4atmP==RTV0.8008.21×10-2

×286=31.0－5.6=25.4atm7小结一、热学的宏观与微观描述方法A热力学(thermodynamics

)：热学的宏观理论，研究宏观物体的热性质B统计物理(statisticalphysics

)：热学的微观理论，用统计的方法阐述宏观物体的热的性质。二、平衡态与非平衡态判别方法：是否存在热流、粒子流热力学平衡条件：在外界条件不变的情况下,同时满足力学、热学、化学平衡。8三、温度

1、热力学第零定律在不受外界影响的条件下，两个热力学系统同时与第三个热力学系统处于热平衡，则两个热力学系统也必定处于热平衡。

2、在宏观上，温度是决定一系统是否与其它系统处于热平衡的物理量。一切互为热平衡的系统都具有相同的温度值。四、温标1、理想气体温标93、摄氏温标、华氏温标与兰氏温标五、物态方程

1、气体实验定律玻意耳定律

PV=C

T不变盖吕萨克定律

V=V0（1+Vt）P不变t=T-273.15

定体气体温度计2、热力学温标102、理想气体物态方程

PV=RT=MRT/MmolP1V1/T1=P2V2/T2

P=P1+P2+......+Pn

=(1+2+......+n)RT/V3、理想气体的宏观定义能严格满足理想气体物态方程的气体V=P=1/T0=1/273P=P0（1+

Pt）V不变

查理定律112、分子处于不停的热运动扩散、布朗运动、涨落现象

3、分子间存在相互的吸引力与排斥力七、理想气体的微观模型

1、分子本身线度比起分子间距小得多，可忽略不计。

2、除碰撞一瞬间外，分子间互作用力可忽略不计。分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动。1、物质由大数分子组成六、物质的微观模型3、处于平衡态的理想气体，分子间及分子与器壁间的碰撞是完全碰撞。4、统计假设八、理想气体的压强公式

在微观上，温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动强弱程度的度量。13v2=33kTm=RTMmol方均根速率十、范德瓦尔斯方程1、体积修正

2、引力修正

(P+a/v2)(v－b)=RT九、分子互作用势能曲线143.有一半径为R的球形容器，内盛理想气体，分子数密度为n，每个分子的质量为m。求；(1)若某分子的速率为vi，与器壁的法线成θi角射向器壁并发生完全弹性碰撞，问每次撞击给予器壁的冲量是多少？(2)该分子每秒钟撞击器壁多少次？(3)试采用这种方法导出理想气体压强公式。

解：根据题设，由于是完全弹性碰撞，故反射角等于入射角，可画出该分子的路径如图。CABORmviθi15γ

=1△ti=vi2Rcosθi(1)由图可知，分子每次撞击给予器壁的冲量是2mvicosθi(2)为求每秒钟内分子碰撞的次数，先求连续两次碰撞所经历的时间间隔△ti。由图可知，在连续两次碰撞之间，分子运动的距离为AB=2Rcosθi，故得△ti

=2Rcosθivi由此可知单位时间内分子对器壁的碰撞次数为CABORmviθi16(3)在单位时间，第i个分子给予器壁的总冲量为

气体压强是大量分子在单位时间内给与器壁单位面积上的平均冲量，故将上式除以面积4πR2即得理想气体的压强公式1=3

nmv2Pvi2Rcosθi2mvicosθi=mvi2R

设分子总数为N，则单位时间内所有分子给器壁的冲量为:（A）（B）（C）（D）（E）（F）（G）（H）

7、一定量的理想气体贮于某一容器中，温度为T，气体分子的质量为m。根据理想气体的分子模型和统计假设，分子速度在x方向的分量的平均值为分子速度在x方向的分量平方的平均值为17（D）（H）18

根据理