物理化学01章气体

物理化学01章气体气体的基本性质气体分子运动论气体分子的统计分布气体输运过程气体在真空中的行为contents目录01气体的基本性质

气体的宏观性质体积气体的体积与温度和压力有关，温度升高或压力降低会使气体体积增大。密度气体的密度与温度和压力有关，温度升高或压力降低会使气体密度减小。状态方程气体的状态方程是描述气体状态变化的数学模型，如理想气体状态方程。气体分子在不停地做无规则运动，这种运动速度与温度有关。分子的无规则运动分子的平均动能分子的分布气体分子的平均动能与温度有关，温度越高，分子的平均动能越大。气体分子在空间的分布是均匀的，但在单位体积内，不同速度的分子数不同。030201气体的微观性质理想气体定律波义耳定律查理定律盖吕萨克定律理想气体定律理想气体定律是描述气体状态变化的基本定律，它包括波义耳定律、查理定律和盖吕萨克定律。在压力不变的情况下，气体的体积与温度成正比。在温度不变的情况下，气体的压力与体积成反比。在体积不变的情况下，气体的压力与温度成正比。02气体分子运动论分子分子运动论分子平均动能分子碰撞分子运动论的基本概念01020304物质的基本单元，由原子组成，通过化学键连接。研究气体分子运动规律的理论。气体分子在不停地做无规则运动，分子平均动能是气体分子无规则运动能量的平均值。气体分子在运动过程中相互碰撞的现象，碰撞频率与分子数密度和分子平均动能有关。气体分子平均动能的量度，温度越高，气体分子平均动能越大。温度能量分布热力学第一定律热力学第二定律气体分子能量分布遵循玻尔兹曼分布或麦克斯韦-玻尔兹曼分布。能量守恒定律在气体分子运动论中的应用，表示为内能的变化等于外界对气体做功和传递热量的和。气体分子运动过程中熵增加原理，表示为自发过程总是向着熵增加的方向进行。分子平均动能分子碰撞气体分子碰撞过程中能量守恒和动量守恒，不引起化学反应。气体分子碰撞过程中能量不守恒或动量不守恒，可能引起化学反应。描述气体分子碰撞频率的物理量，与分子运动轨迹和相互碰撞的几何条件有关。描述气体分子相互碰撞时接触面积的物理量，是气体分子碰撞理论中的重要参数。弹性碰撞非弹性碰撞碰撞截面分子的有效直径03气体分子的统计分布气体分子具有不同的能级，能级分布遵循玻尔兹曼分布或费米-狄拉克分布，取决于分子的种类和温度。分子能级分布在高温下，气体分子能级分布遵循玻尔兹曼分布，即能量越高的能级上分布的分子数越多。玻尔兹曼分布在低温下，气体分子能级分布遵循费米-狄拉克分布，即能量越低的能级上分布的分子数越多。费米-狄拉克分布分子能级分布气体分子具有不同的速度，速度分布遵循麦克斯韦-玻尔兹曼分布。分子速度分布气体分子的速度分布遵循麦克斯韦-玻尔兹曼分布，即不同速度的分子数按一定规律分布在各个速度区间。麦克斯韦-玻尔兹曼分布分子速度分布玻尔兹曼分布在高温下，气体分子数分布遵循玻尔兹曼分布，即能量越高的空间位置上分布的分子数越多。分子数分布气体分子在空间中的分布是不均匀的，分子数分布遵循玻尔兹曼分布或费米-狄拉克分布，取决于分子的种类和温度。费米-狄拉克分布在低温下，气体分子数分布遵循费米-狄拉克分布，即能量越低的空间位置上分布的分子数越多。分子数分布04气体输运过程由于分子热运动而引起的物质迁移现象，气体中的不同组分以分子形式通过扩散作用而相互混合。扩散现象描述物质在气体中扩散能力的物理量，与物质的性质、温度和压力等因素有关。扩散系数单位时间内通过单位面积的扩散物质流量，与扩散系数和浓度梯度成正比。扩散通量扩散现象热量在物质中通过分子间的相互作用而传递的过程，气体中的热量传递主要依靠热传导。热传导描述气体导热能力的物理量，与气体的性质和温度有关。热导率描述热传导过程中热量传递速率与温度梯度关系的定律，热传导方向总是沿着温度降低的方向。傅里叶定律热传导黏度描述气体黏性大小的物理量，与气体的性质和温度有关。牛顿黏性定律描述气体黏性内摩擦力与速度梯度和面积之间的关系的定律，黏性力与速度梯度和接触面积成正比。黏性流动由于气体分子间的相互作用而产生的内摩擦力，使气体在运动过程中受到阻碍的现象。黏性流动05气体在真空中的行为在真空环境中，由于气体分子数量极少，气体压力非常低。气体分子数越少，气体压力越低。在一定温度下，气体压力与气体分子热运动的剧烈程度有关。温度越高，气体分子热运动越剧烈，气体压力越高。真空中的气体压力气体压力与温度气体压力与气体分子数气体分子在真空中的运动在真空中，气体分子不受其他物质的阻碍，以自由扩散的方式运动。由于气体分子数量极少，它们之间的碰撞也很少发生。气体在真空中的扩散在真空中，气体分子可以自由扩散，从高浓度区域向低浓度区域扩散。扩散速率与气体分子的热运动速率和扩散系数有关。气体在真空中的行为分子间的相互作用气体分子之间存在相互作用力，这些力决定了气体分子的运动和扩散行为。在真空中，由于分子间的相互作用力较小，扩散速率较快