学沪科版选修33 1.3无序中的有序 课件（1）（22张）.pptx

1 3无序中的有序 用统计法研究气体分子运动规律热学问题中的常用思维方法 1 统计规律法2 理想模型法3 间接测量法4 类比法 热学是研究物体内热运动的性质和规律的学科 1 宏观物体 由大量微观粒子组成 2 热运动 指宏观物体内大量微观粒子无规则的运动 3 研究热运动的方法 宏观 实验的方法 微观 统计的方法 热力学 分子物理 重点研究 理想气体的热运动 从组成气体的分子 原子的运动和相互作用出发 每个分子遵循力学规律 用统计的方法阐明大量分子热运动的性质及规律 统计物理 有固 液 气体 等离子体 辐射场 生命体等 微观探究 2 某一时刻 向各个方向运动的气体分子数目都相等 一 气体分子的运动特点 3 气体分子做无规则运动 速率有大小 却按一定的规律分布 1 气体分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外 不受力而做匀速直线运动 动画展示 从入口投入小球与钉碰撞落入狭槽 偶然 为清楚起见 从正面来观察 隔板 铁钉 伽耳顿板 2 用统计规律 在无序中发现有序 伽尔顿试验 大量偶然事件整体所遵循的规律 统计规律 再投入小球 经一定段时间后 大量小球落入狭槽 分布情况 中间多 两边少 重复几次 结果相似 单个小球运动是随机的 大量小球运动分布是确定的 小球数按空间位置分布曲线 统计规律特点 1 只对大量偶然的事件才有意义 2 它是不同于个体规律的整体规律 量变到质变 3 大数量现象在一定宏观条件下的稳定性 4 统计规律是以动力学规律为基础的 5 永远伴随着涨落现象 统计规律性是对大量偶然事件整体起作用的规律 它表现了这些事物整体的本质和必然的联系 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时 必须用统计的方法 微观探究 100 0 75 411 917 418 616 712 97 94 63 9 3 气体分子运动的统计规律 对于给定的气体 即m一定 分布曲线的形状随温度而变 在同一温度下 分布曲线的形状因气体的不同 即m不同 而异 不同温度下的分布曲线 温度高低反映气体分子无规则运动的剧烈程度 当温度升高时 气体中速率较小的分子减少而速率较大的分子加多 最可几速率变大 所以曲线的高峰移向速率大的一方 但由于曲线下的总面积应恒等于1 所以温度升高时曲线变得较为平坦 根据分布函数求得 同种分子不同温度的速率分布 相同温度下不同种类气体的速率分布 几何中的 r 表示半径 热学中的 r 表示普通气体常数 电学中 r 表示电阻 气体分子的速率的分布规律 定量分析表明 温度t是分子平均动能的标志 微观探究 小结 理想气体分子运动规律 1 向各个方向运动的气体分子机会均等2 气体分子的速率呈现 中间多 两头少 的规律3 同类气体随着温度的升高 气体分子中速率小的分子所占的比例低4 相同温度下的气体分子速率分布还与分子质量有关 试一试 1 关于气体分子运动的特点 以下说法正确的有 a 气体分子间的距离较大 除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外 气体分子几乎不受力的作用而做匀速直线运动 b 分子的运动杂乱无章 在某一时刻 向各个方向运动的气体分子数目都相等 c 温度越高 分子热运动越剧烈 所以氧气分子在100 时的运动速率比0 时的运动速率大 d 温度越高 分子热运动越剧烈 所以温度是分子平均速率的标志 2 如图是氧气分子在不同温度 0 和100 下的速率分布 由图可得信息 a 同一温度下 氧气分子呈现出 中间多 两头少 的分布规律b 随着温度的升高 每一个氧气分子的速率都增大c 随着温度的升高 氧气分子中速率小的分子所占的比例高d 随着温度的升高 氧气分子的平均速率变小 1 已知水的密度 水的摩尔质量 求 1 1cm3水中有多少个水分子 2 估算一下一个水分子的线度有多大 作业 2 通过本节学习并认真分析下图总结理想气体分子运动的特点及统计的规律 同种分子不同温度的速率分布 相同温度下不同种类气体的速率分布 德国物理学家斯特恩 sterm 最早于1920年做了分子射线束实验以测定分子射线束中的分子速率分布曲线 此处介绍朗缪尔 langmuir 的实验装置 麦克斯韦速率分布的实验验证 多学一点 分子束中能穿过第一个凹槽的分子同时能第二个凹槽时 它的速率v满足如下关系 密勒 库什实验装置 分布曲线 只要调节不同的旋转角速度 就可以测出不同速率范围