大学物理课件汇编-ch8 1234 上课第一次.ppt

气体动理论 8 1分子运动的基本概念8 2气体分子的热运动8 3统计规律的特征8 4理想气体的压强公式 第8章气体动理论 8 5麦克斯韦速率分布定律8 6温度的微观本质8 7能量按自由度均分定理 8 9气体分子的平均自由程8 10热力学第二定律的统计意义和熵的概念 8 1 1宏观物体由大量粒子 分子 原子等 组成 b 组成物质的粒子之间存在一定的空隙 a 阿伏伽德罗常数 1mol物质所含的分子 或原子 的数目均相同 解 1 标准状态下 例如 一容器内贮由标准状态下的氮气 求 1 中有多少个氮气分子 2 氮分子的质量 3 分子间的平均距离 氮分子的直径为 8 1分子运动的基本概念chsling 2 氮分子的质量 3 在空间 平均每个分子占据的体积为1 n 将此体积看成立方体 则分子间的平均距离为 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 8 1分子运动的基本概念chsling 8 1 2物体的分子在永不停息地作无序热运动 布朗运动 悬浮在流体中的颗粒所作的不停的无规则运动 布朗运动是分子无规则热运动的反映 布朗运动随温度升高剧烈程度增加 说明分子运动随温度升高而加剧 8 1分子运动的基本概念chsling b 分子间作用力半经验公式 c 分子的作用力决定物体的物态 固 液 气 a 分子间相互作用力包括引力和斥力 8 1 3分子间存在相互作用力 8 1分子运动的基本概念chsling 分子运动的基本概念 1 宏观物体由大量粒子 分子 原子等 组成 2 物体的分子在永不停息地作无序热运动 3 分子间存在相互作用力 8 1分子运动的基本概念chsling 8 2 1气体分子热运动可视作是在惯性支配下的自由运动 8 2 2气体分子间的相互碰撞 8 2 3大量气体分子热运动服从统计规律 1 忽略重力对其作用 2 除去碰撞瞬间 在相邻两次碰撞之间的气体分子运动 1 无序性是气体分子热运动的基本特性 2 单个分子的运动遵循力学规律 3 气体分子间的碰撞实质上是分子力作用下的散射过程 1 统计规律性 大量偶然事件的总体所具有的规律性 2 涨落现象 相对于统计平均值出现偏离的现象 涨落现象与统计规律分不开 3 统计规律无法用力学方法得到 例如 气体分子数密度 掷骰子 伽耳顿板实验 8 2气体分子的热运动chsling 伽耳顿板实验 1 平衡态下气体分子速度投影的统计平均值为 8 2 4平衡态下 速度投影 投影平方及速率平方的统计平均值 气体处于平衡状态时 气体分子沿各个方向运动的概率相等 故有 8 2气体分子的热运动chsling 2 平衡态下气体分子速度分量平方的统计平均值为 由于气体处于平衡状态时 气体分子沿各个方向运动的概率相等 故有 8 2气体分子的热运动chsling 8 4 1理想气体的微观模型 1 分子可视为质点 忽略其大小 线度间距 2 除碰撞瞬间 分子间无相互作用力 3 弹性质点即碰撞均为完全弹性碰撞 碰撞前后分子的动能守恒 4 单个分子的运动遵从经典力学的规律 8 4理想气体的压强公式chsling 1 理想气体是本身体积不计且除碰撞瞬间外没有相互作用的弹性球 2 理气微观模型实际上是对真实气体在压强不太大和温度不太低的条件下真实气体的理想化 抽象化结果 理想气体分子集体的统计性假设 8 4理想气体的压强公式chsling 1 每个分子运动速度各不相同 通过碰撞发生改变 2 平衡态时 分子按位置的分布是均匀的 3 平衡态时 分子速度按方向的分布是均匀的 8 4 2理想气体压强公式 以理想气体微观模型为对象 运用牛顿定律 采取求平均值的统计方法进行求解 单个分子对器壁碰撞特性 偶然性 不连续性 大量分子对器壁碰撞的总效果 恒定的 持续的力的作用 对象 一定量理想气体 将N个分子分组 每组分子具有相同的速度 8 4理想气体的压强公式chsling 分子i碰撞一次器壁 对器壁的冲量为 在dt时间内 所有速度为的分子中 能够与微小面积dA相碰撞的分子数目 气体处于平衡态 器壁上各处的压强相等 研究器壁上任一块小面积dA所受的压强 取dA与x轴垂直 向右为正方向 8 4理想气体的压强公式chsling 由压强定义得 平衡态下 分子平均平动动能 在dt时间内 与dA碰撞的所有分子对器壁的冲量为 8 4理想气体的压强公式chsling 1 理想气体的压强随分子数密度和分子平均平动动能的增大而增大 2 压强p是大量分子的集体作用效果 对单个分子无压强可言 8 4理想气体的压强公式chsling 例2 氢分子的质量为 如果每秒有个氢分子沿着与容器器壁的法线成45 角的方向以的速率撞击在面积上 则此氢气的压强为 例1 体积为m3的容器中含有个氧气分子 如果其中压强为Pa 则氧分子的平均平动动能为 8 4理想气体的压强公式chsling A J B J C 606 0J D J 例3 体积的容器中 贮有理想气体分子总数为个 每个分子的质量为 分子速率平方平均值为 求该气体的压强 温度以及分子总平均平动动能 解 由理想气体压强公式 代入已知数据 可得 8 4理想气体的压强公式chsling 由理想气体状态方程 气体分子的总平均平动动能为 故 8 4理想气体的压强公式chsling 1 分子运动的基本概念 宏观物体由大量粒子 分子 原子等 组成 物体的分子在永不停息地作无序热运动 分子间存在相互作用力 2 气体分子的热运动气体分子热运动可视作是在惯性支配下的自由运动 气体分子间的相互碰撞实质上是分子力作用下的散射过程