分子动理论ppt课件

1、 在许多实际问题中，气体常处于非平衡状态，气体内各部分的温度或压强不相在许多实际问题中，气体常处于非平衡状态，气体内各部分的温度或压强不相等，或各气体层之间有运动等，这时气体内将有能量、质量或动量从一部分向另一等，或各气体层之间有运动等，这时气体内将有能量、质量或动量从一部分向另一部分定向迁移，这就是非平衡态下气体的迁移现象部分定向迁移，这就是非平衡态下气体的迁移现象.粘滞现象粘滞现象xyz1v2v 气体中各层间有相对运动时气体中各层间有相对运动时, 各各层气体流动速度不同层气体流动速度不同, 气体层间存在气体层间存在粘滞力的相互作用粘滞力的相互作用.5-4输运过程输运过程1;.二二 热传导现

2、象热传导现象 设气体各气层间无相对运动设气体各气层间无相对运动 , 且各处气体分子数密度均相同且各处气体分子数密度均相同, 但气体内由于存在但气体内由于存在温度差而产生热量从温度高的区域向温度低的区域传递的现象叫作热传导现象温度差而产生热量从温度高的区域向温度低的区域传递的现象叫作热传导现象.SxTtQ 称为热导率称为热导率xxSAB*1T2TQ12TT 2;.l 热传导起源于分子的热运动。温度较高处的分子动能较大，温度较低处的热传导起源于分子的热运动。温度较高处的分子动能较大，温度较低处的分子动能较小。温度较高处的分子有可能进入温度较低处，使该处的分子的平分子动能较小。温度较高处的分子有可能

3、进入温度较低处，使该处的分子的平均动能增加；温度较低处的分子也可能进入温度较高处，使该处的分子的平均均动能增加；温度较低处的分子也可能进入温度较高处，使该处的分子的平均动能减小。动能减小。l 在分子相互碰撞时，虽然两个分子的速度的改变与碰撞时的具体情况有关，在分子相互碰撞时，虽然两个分子的速度的改变与碰撞时的具体情况有关，但平均起来总是来自高温处的分子损失能量，而来自低温处的分子获得能量。但平均起来总是来自高温处的分子损失能量，而来自低温处的分子获得能量。因此热传递过程是微观粒子输运能量的过程，是使物体的温度均匀化而趋于热因此热传递过程是微观粒子输运能量的过程，是使物体的温度均匀化而趋于热平衡

4、的过程。平衡的过程。3;.三三 扩散现象扩散现象 自然界气体的扩散现象是常见的现象自然界气体的扩散现象是常见的现象, 容器中不同气体间的互相渗透称为互扩容器中不同气体间的互相渗透称为互扩散散; 同种气体因分子数密度不同同种气体因分子数密度不同, 温度不同或各层间存在相对运动所产生的扩散现温度不同或各层间存在相对运动所产生的扩散现象称为自扩散象称为自扩散 .xxSAB*1n2nN12nn SxnDtNSxDtm 为扩散系数为扩散系数D4;.l 发生扩散的条件：发生扩散的条件： a.存在着浓度差；存在着浓度差； b.与时间的长短有关。与时间的长短有关。l 扩散过程也是分子热运动的结果。由于分子热运

5、动和分子间的不断碰撞，扩散过程也是分子热运动的结果。由于分子热运动和分子间的不断碰撞，从高密度处进入到低密度处的分子数要比从低密度处进入高密度处懂的分子数从高密度处进入到低密度处的分子数要比从低密度处进入高密度处懂的分子数多一些，密度差越大，这种差别就越大。多一些，密度差越大，这种差别就越大。l 扩散现象是物体内部消除密度差使其均匀分布的一种倾向。如果只有各种扩散现象是物体内部消除密度差使其均匀分布的一种倾向。如果只有各种成份的密度差别而没有压强和温度的差别，则气体中的扩散过程进行得很快。成份的密度差别而没有压强和温度的差别，则气体中的扩散过程进行得很快。5;.四四 三种迁移系数三种迁移系数v

6、31 粘度（粘性系数）粘度（粘性系数）MCmV,31v 热导率热导率v31D 扩散系数扩散系数6;.现象现象 输运的宏观量输运的宏观量及其规律及其规律 不均匀的不均匀的宏观量宏观量 交换的物交换的物理量理量 系数系数 粘滞动量 流速 分子的定向动量 热传导 热量 温度 分子无规则运动的平均能量 扩散 质量密度 分子数 13vkv Cv13 Dv137;. 从照片上我们可以看到，水的表面张力甚至能够托起一枚金属曲别针。照片的作者在拍摄时，在光源的前面放置了一个铁格从照片上我们可以看到，水的表面张力甚至能够托起一枚金属曲别针。照片的作者在拍摄时，在光源的前面放置了一个铁格子，这样人们就能看到由曲别

7、针重力引起的水面变形。这种光线弯曲就和受强重力场影响的光线弯曲相类似。水是由许许多多的子，这样人们就能看到由曲别针重力引起的水面变形。这种光线弯曲就和受强重力场影响的光线弯曲相类似。水是由许许多多的水分子组成的。水表面的水分子紧紧靠拢在一起，有一种相互吸引的力，这就是水的表面张力。水分子组成的。水表面的水分子紧紧靠拢在一起，有一种相互吸引的力，这就是水的表面张力。 8;.5-5 液体的表面现象液体的表面现象9;.一、表面张力和表面张力系数：表面张力和表面张力系数： 1 1、表面张力：、表面张力： (1)(1)存在于液体表面，能使液面收缩的力称为液体的表面张力。存在于液体表面，能使液面收缩的力称

8、为液体的表面张力。r e m f g e m f g r m 10;.ff 由于线段上各点均有表面张力作用由于线段上各点均有表面张力作用, ,线段越长线段越长, ,则则合力越大。设线段长为合力越大。设线段长为L L, ,则：则：F FLL。 为表面张力系数为表面张力系数, ,数值上等于单位长度直线数值上等于单位长度直线段两侧液面的表面张力，单位：段两侧液面的表面张力，单位：N / N / m m 。（2 2）表面张力系数）表面张力系数11;.2.2.表面张力系数的定义二表面张力系数的定义二LLxLxFSA222 表面张力系数在数值上等于液体表面增加单位面积时所做的功（增加的表面表面张力系数在数

9、值上等于液体表面增加单位面积时所做的功（增加的表面能）。能）。A B x BD C CL 2 L F12;.3.3.表面张力的影响因素表面张力的影响因素（1 1）表面张力系数与液体的成分有关）表面张力系数与液体的成分有关, ,密度小的、容易挥发的液体的表面张力系密度小的、容易挥发的液体的表面张力系数较小数较小（2 2）表面张力系数与温度有关，温度升高，）表面张力系数与温度有关，温度升高， 减小减小13;.（3 3）表面张力系数与相邻物质的化学性质有关）表面张力系数与相邻物质的化学性质有关, ,同一液体与不同物质交界，同一液体与不同物质交界，值不同。值不同。（4 4）表面张力系数与杂质有关）表面

10、张力系数与杂质有关, ,在液体内加入杂质，液体的表面张力系数将显著改在液体内加入杂质，液体的表面张力系数将显著改变，有的使其变，有的使其值增加；有的使其值增加；有的使其值减小。使值减小。使值减小的物质称为表面活性物质。值减小的物质称为表面活性物质。14;.二、球形液面内外的附加压强二、球形液面内外的附加压强 1、附加压强：由于表面张力的存在，液面内和液面外有一压强差，称为附加压强。、附加压强：由于表面张力的存在，液面内和液面外有一压强差，称为附加压强。导出拉普拉斯公式：导出拉普拉斯公式：RP215;. 受力情况分析：受力情况分析：小液块的边线作用在液块上的表面张力小液块的边线作用在液块上的表面

11、张力由附加压强由附加压强 P 引起的，通过底面（阴影部分）作用于液块的力引起的，通过底面（阴影部分）作用于液块的力小液块的重力（忽略不计）小液块的重力（忽略不计）16;. 设单位长度液体表面的张力设单位长度液体表面的张力为为T，其大小即为液体的表面张，其大小即为液体的表面张力系数力系数 液块边线具有的总张力的向下分量为：液块边线具有的总张力的向下分量为：2sin2sinsin2RTR液块所受压力的向上的分量为：液块所受压力的向上的分量为：22sinRP 两力平衡：两力平衡：RPRPR2sinsin222217;.公式说明：公式说明：1、对于凸、凹的球形液面均适用。、对于凸、凹的球形液面均适用。

12、2、凸液面：凸液面： P 0 0 液体内的压强大于液体外的液体内的压强大于液体外的 压强压强 凹液面：凹液面： P 0 0 液体内的压强小于液体外的液体内的压强小于液体外的 压强压强 18;.讨讨 论论分析球形液膜产生的附加压强？分析球形液膜产生的附加压强？22RPPAB12RPPBcRRR21RPPAC4图所示为一连通管，打开中间活塞，图所示为一连通管，打开中间活塞，使两泡相通，会看到什么现象？使两泡相通，会看到什么现象？BA19;.三、毛细现象和气体栓塞三、毛细现象和气体栓塞1 1、润湿和不润湿及接触角：、润湿和不润湿及接触角：（1 1）润湿和不润湿的区分：）润湿和不润湿的区分：20;.s

13、润润 湿湿21;.不不 润润 湿湿22;.（2）接触角：在液体、固体壁和空气的交界处作液体的切面，此面与固体壁在液接触角：在液体、固体壁和空气的交界处作液体的切面，此面与固体壁在液体内部所夹的角体内部所夹的角称为这种液体对固体的接触角。称为这种液体对固体的接触角。=0=0， 液体完全液体完全 润湿固体润湿固体=， 液体液体完全完全 不润湿固体不润湿固体909090o o , , 液体不液体不 润湿固体润湿固体23;.（3）产生原因：产生原因： 内聚力：液体分子间的吸引力。内聚力：液体分子间的吸引力。 附着力：固体分子与液体分子间的相互吸附着力：固体分子与液体分子间的相互吸 引力。引力。 内聚力

14、内聚力 附着力附着力 不润湿现象不润湿现象 内聚力内聚力 附着力附着力 润湿现象润湿现象2 2、毛细现象：、毛细现象：（1）定义：将细管插入液体后，管中液面上定义：将细管插入液体后，管中液面上 升或下降的现象称为毛细现象。升或下降的现象称为毛细现象。24;.（2）产生原因：管内液面为弯曲面，弯曲液产生原因：管内液面为弯曲面，弯曲液 面两侧的附加压强差导致了液面的上升或面两侧的附加压强差导致了液面的上升或 下降。下降。 a.液面为凹面时上升液面为凹面时上升-液体润湿固体液体润湿固体 b.液面为凸面时下降液面为凸面时下降-液体不湿润固体液体不湿润固体25;.cosRr ghPPA0RPPA200P

15、PPCB液体在毛细管中上升液体在毛细管中上升(或下降或下降)高度高度grgRhcos2226;.（3 3）管内外液面的高度差：）管内外液面的高度差：cos2grh 结论：液面上升的高度与结论：液面上升的高度与 成正比；与成正比；与r r成反比；成反比；管径越细液面上升越高。管径越细液面上升越高。27;.毛细现象应用：毛细现象应用： 植物靠着毛细现象输运养料和水分。植物靠着毛细现象输运养料和水分。 利用棉花来吸水。利用棉花来吸水。 血液在毛细管中的流通。血液在毛细管中的流通。28;.在内半径在内半径r=0.30mm的毛细管中注入水，在管的下端形成一个半径为的毛细管中注入水，在管的下端形成一个半径

16、为R=3.0mm的水滴，求管中水柱的高度。的水滴，求管中水柱的高度。解：细管半径解：细管半径r=0.30mm，球形水滴半径，球形水滴半径R=3.0mm球形水滴内部压强球形水滴内部压强 ghrPP20内球形水滴外部压强球形水滴外部压强 0PP外球形水滴附加压强球形水滴附加压强P等于其内外压强差，等于其内外压强差， 即：即： rghPPRP22外内rRgh22cmmrRgh5 . 5)(1046. 5)103 . 011031(1018 . 910732)11(223333例题例题29;.一、速率分布函数和麦克斯韦速率分布律：一、速率分布函数和麦克斯韦速率分布律：NdvdNv )(f 速率分布函数速率分布函数 麦克斯韦速率分布律：麦克斯韦速率分布律： NdvdNvekTmvfvkTmv22232)2(430;.最概然速率：最概然速率：RTRTmkTvp41.122平均速率：平均速率：RTmRTmkTv60.188_方均根速率：方均根速率： RTRTmkTv