大学物理录音

第六章气体动理论李继军E-mail:内蒙古工业大学理学院物理系物质的运动形式是多种多样的。在力学中已经研究了最简单的运动形式—机械运动，并采用了牛顿力学的确定论的研究方法。本章和下一章，将研究物质的热运动。研究热运动的规律有宏观的热力学和微观的统计力学两种方法。宏观的热力学是以大量实验事实为基础，从能量的观点出发，来研究物质热现象的宏观基本规律及其应用(第7章）微观的统计力学是从宏观物体是由大量微观粒子(原子、分子等)所组成，粒子又不停地做热运动的观点出发，运用概率论研究大量微观粒子的热运动规律。本章(气体动理论）将讨论这方面的问题。宏观的热力学和微观的统计力学，这两种方法是相辅相成、相互补充的。本章主要内容：§6.1

气体的状态参量平衡态理想气体状态方程§6.2

物质的微观模型统计规律性§6.3

理想气体的压强温度§6.4

能量均分定理理想气体的内能§6.5

麦克斯韦气体分子速率分布律1.理解气体状态参量,掌握理想气体状态方程及其应用；3.了解理想气体微观模型，掌握压强公式、温度公式及其物理意义；

本章教学基本要求：5.掌握气体分子速率分布函数的定义及物理意义,了解麦克斯韦气体分子速率分布律，掌握三种统计速率的定义及其在麦克斯韦气体分子速率分布律下的形式.4.理解自由度的概念，理解能量均分定理，会计算理想气体的内能；2.了解物质的微观模型,了解分子热运动的无序性及统计规律性；

§6.1气体的状态参量平衡态理想气体状态方程一.气体的状态参量为了研究整个气体的宏观状态，对一定量的气体，可用气体的体积V、压强p、热力学温度T来描述.1.气体体积V:气体分子所能到达的空间(容器中气体的体积就是容器的容积)，单位:立方米(m3).1L=1dm3=1×10-3m3在工程和日常生活中,常使用摄氏温度t(oC).摄氏温度与热力学温度之间的关系为3.温度T:物体冷热程度的数学表示.单位:开尔文(K),是7个基本单位之一.注:

气体的三个状态参量p、

V、T都是宏观量；而组成气体的分子都具有各自的质量、速度、动量、能量等，这些是描述个别分子的物理量，称为微观量.

注意区分宏观量和微观量.2.气体压强p:作用在容器壁上单位面积的正压力,是气体分子对器壁碰撞的宏观表现.单位:帕斯卡(Pa).

1Pa=1N/m21atm=1.013×105

Pa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，这样的状态叫做平衡态。二、平衡态应当指出，容器中的气体总不可避免地会与外界发生程度不同的能量和物质的交换。理想化了的平衡态是难以存在的。然而，若气体状态的变化很微小，以致于可以略去不计时，就可以把气体的状态看成是近似平衡态.(本章所讨论的气体状态，除特别声明外，指的都是平衡态)处于平衡态的一定质量的气体，它的状态可以用一组（P,V,T）值来表示。在P-V图上气体的某一平衡态可以用一确定点来表示。*三、提理想都气体驾状态赞方程实验泰表明恳，对矛处于泰平衡暗态的川一定冠量气恶体来红说，次当其话中一浇个参临量发如生变钢化时获，其肠它两翻个参侮量一折般也克将随室之改锹变，象但这三个满参量闷之间艺存在渔着一股定的栽关系。反却映气体悠的p、V、T之间革的关糕系式叫做气体功的状叠态方秀程。一般允来说损，气躲体状跃态方自程的闹形式毒是很复杂的。牛这里画只讨而论理想秋气体乡丰的状诱态方迹程。理想辛气体：在忆任何遗情况前下，坑都遵贞守三个孝实验祝定律和阿佛唱加德析罗定鸭律的气功体。一般王气体脱在温度够不太熟低、炉压强战不太趋大时，都可近似当作砌理想剃气体。因饮此，推研究理想静气体正状态故方程，仍具有重要浙意义。由气辣体的三个扶实验旗定律和阿佛待加德宰罗定喂律，可得平衡风态时理想笨气体待状态宿方程为M为气体快的质燥量；μ为气旗体的摩尔尾质量；R为摩尔拖气体毙常量。由理胁气状亩态方爹程可离看出熄，在p、V、T这三嗓个状痕态参过量中浙，若扇已知两个未参量，就稳可利帽用状芹态方膛程求出终第三阳个参石量，则揭气体织的状态尽便能锅确定。平衡峡态时理想另气体刺状态丈方程摩尔台气体锐常量R的量很值与状态渣参量德的单轰位有关.在国际妹单位茶制中,院压强碎的单迁位为Pa,体蔽积的肚单位义为m3，温喜度的耻单位装为K，则R的量毁值为R＝8盘.3串1芹J/连(m幅ol忧·K搂).工程鸽中压强花单位博也采喘用大气过压(at已m)，体框积的屋单位晨为升(L)，温肺度单铜位为K，此强时R＝蔽0.短08舟2a仙tm·L/(尊mo昆l·朱K).玻—马