06热学第六章-1

6-1范德瓦耳斯方程,一、理想气体微观模型的基本缺陷和范德瓦耳斯气体模型的提出,1.理想气体微观模型的基本缺陷,理想气体微观模型无引力的弹性质点模型忽略了分子固有的体积和分子间的引力，在高压下，二者与实际不符,2）分子引力：在稀薄气体中，分子间的平均距离较大，此时分子力可以忽略；当压强增大时，分子间的平均距离减小，分子间引力不能忽略。,2.弱引力的弹性刚球模型苏节伦(Suther-land)模型,1）把分子看成彼此间有弱引力的弹性刚球2）其分子势能随分子质心之间距离r变化的关系为,二、范德瓦耳斯方程,1、分子体积引起的修正,1mol气体由于分子间的相互吸引作用而引起的压强改变量为,当考虑分子间引力时，气体压强比不计分子引力时的压强有所减少。（负号表示减少）,3、结果范德瓦耳斯方程,a、b由实验确定。,三、关于范德瓦耳斯方程的说明和讨论,例题6-1试用范德瓦尔斯方程计算密闭容器内质量为m=1.10kg的二氧化碳的压强.并将结果与在同一状况下的理想气体的压强进行比较.已知容器的容积V=2.0010-2m3,温度t=13C,CO2的a,b值各为a=0.365m6Pamol-1,b=4.3010-5m3mol-1.,6-2非理想气体的内能焦耳-汤姆孙效应,一、非理想气体的内能,二、范德瓦耳斯气体的内能,三、焦耳汤姆孙实验,实验结果：在室温附近大多数气体（空气、O2、N2、CO2等）通过多孔塞后温度降低，H2和He在通过多孔塞后温度却升高。,2.焦耳汤姆孙效应,1）转换曲线气体在曲线上每一点所对应的状态下进行节流膨胀的温度不变。2）有两个转换温度由转换曲线看出：在压强小于某一极大值的每一压强下，存在两个转换温度。温度高的称为上转换温度。,四、焦耳汤姆孙效应的初步解释,1.应用于理想气体,2.应用于范德瓦耳斯气体,b反映分子间的斥力，a反映分子间的引力。可以说：当分子间斥力起主要作用时，产生焦耳-汤姆孙负效应。当分子间引力起主要作用时，产生焦耳-汤姆孙正效应。当斥力与引力互相抵消时，产生焦耳-汤姆孙零效应。当压强不大时，焦耳-汤姆孙效应的转换温度为：,图116东方红一号卫星,(1970.4.24),国际空间站,超导体(线),核磁共振,钻石的原子,隧道电子显微镜:铁原子在铜表面,一、晶体的宏观特征,1.单晶体,具有一定的解理面。沿一定方向的平面特别易于断裂。露在晶体表面的往往是一些解理面。,2）各异向性。物理性质（如热膨胀、弹力、硬度、电导率、光的传播速度及折射率等）在各个不同的方向是不同的。这是单晶体最基本的特点之一。,3）有固定的熔点晶体（单晶体和多晶体）在一定压强下有固定的熔点。这是晶体的一个重要的宏观特性。是晶体和非晶体的主要区别。,几种典型的结合力:结合力类型晶体特征示例离子键离子晶体高熔点,低挥发性氯化钠共价键原子晶体高硬度金刚石金属键金属晶体高熔点,高硬度,良好的导电,导热性金属范德瓦尔斯键(分子键)分子晶体硬度小,熔点低,易挥发惰性气体氢键氢键晶体方向性,强度较大水混合键混合键晶体石墨,6-5晶体中粒子的无规则运动固体的热容和热膨胀,一、热振动,2.固体的热膨胀和热应力,实验表明，通常固体的线度及体积均随温度的升高而增加，这就是热膨胀现象。,只对固体有意义不同物质的线膨胀系数不同（T不大，可视为常数）一般情况下，已知物体在t1的长度l1，要计算其在t2的长度l2，可用近似公式,数量级：气：10-3K-1，液：10-3-10-4K-1，固：10-5-10-6K