四章节气体动理论ppt课件

1、第四章第四章 气体动实际气体动实际武秀荣编山西农业大学文理学院物理系 1了解气体分子热运动的图像,建立理想气体的微观模型。了解从提出模型，进展统计平均，建立宏观量与微观量的联络到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。 2能从微观和统计意义上了解压强、温度、内能等概念。了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现。掌握压强、温度公式、阿伏伽德罗定律及道尔顿气体分压定律。 3经过理想气体的刚性分子模型，了解分子热运动能量的统计规律能量按自在度均分定理。明确分子的平均平动动能、平均转动动能、平均动能和理想气体内能的概念，并掌握其计算。 4明确速率分布函数和速率分布曲线的物理意义，了解麦克斯韦速率分布律、气体分

2、子三种速率的定义。能运用最概然速率最可几速率分析气体分子的速率分布情况。第四章第四章 气体动实际气体动实际一、根本要求一、根本要求第四章第四章 气体动实际气体动实际宏观量宏观量宏观热力学宏观量微观量微观气体动理论实验力学 :)(:)(统计微观量：表征个别分子的物理量分子质量、速度、大小、能量.在现代实验条件下是不能直接测得的量。总事件的次数某一事件出现的次数概率NiNNiNiPNlim:iNiNiP)(概率归一化条件1热学热学 统计规律：大量偶尔事件整体服从的规律。投掷骰子例子中，总次数N无限添加时，任一面出现的概率均为1/6宏观量：表征大量分子集体特征的量、系统温度、压强、热容可丈量出。)(

3、lim值无重复iMNnMMMMNnMnNMNMNMN 212211注：统计规律、统计平均值法完全适用于大量分子组成的气体。注：统计规律、统计平均值法完全适用于大量分子组成的气体。热力学形状热力学形状平衡态非平衡态 平衡态：在不受外界影响的条件下，系统宏观性质均匀一致、不随时间平衡态：在不受外界影响的条件下，系统宏观性质均匀一致、不随时间变化的形状，热动平衡态。气体形状变化的形状，热动平衡态。气体形状P,V,TP,V,T就是指平衡态。就是指平衡态。 平衡过程：形状到形状是一形状变化的过程。假设此过程足够平衡过程：形状到形状是一形状变化的过程。假设此过程足够缓慢，这个过程中每一形状都可近似看作平衡

4、态，那么叫平衡过程缓慢，这个过程中每一形状都可近似看作平衡态，那么叫平衡过程( (准静态过准静态过程程) )。平衡态平衡态1 1非平衡态非平衡态平衡态平衡态2 26-1 形状形状 过程过程 理想气体理想气体温度温度T K： 反映物体冷热程度的物理量，其高低反映内部反映物体冷热程度的物理量，其高低反映内部分子热运动的猛烈程度。热力学温标分子热运动的猛烈程度。热力学温标(T:K)与摄氏温标与摄氏温标(t:)， t=T-273.15体积体积 V V m3 m3： 气体分子所能到达的空间。气体分子所能到达的空间。1dm3 =1L1dm3 =1L 压强压强 P P Pa Pa： 气体分子垂直作用于器壁单

5、位面积上的力，是大量气体分子垂直作用于器壁单位面积上的力，是大量气体分子与器壁碰撞的宏观表现。气体分子与器壁碰撞的宏观表现。1atm= 760 mmHg=1.011atm= 760 mmHg=1.01105Pa105Pa。1Pa=N/m21Pa=N/m2 1. 形状参量：描写气体有关特性的物理量称为形状参量。形状参量：描写气体有关特性的物理量称为形状参量。 注：气体处于平衡态时，微观分子仍在不停运动，但宏观效应注：气体处于平衡态时，微观分子仍在不停运动，但宏观效应P、T、V不随时间变化，称热动平衡不随时间变化，称热动平衡讨论：讨论： 当系统过程无限缓慢，弛豫时间比宏观变化快得多时这个过程中每当

6、系统过程无限缓慢，弛豫时间比宏观变化快得多时这个过程中每一形状都可近似看作平衡态，该过程就可以为是平衡过程。一形状都可近似看作平衡态，该过程就可以为是平衡过程。 (1) (1) 在过程中每一时辰，系统都处于平衡态，这是一种理想过程。在过程中每一时辰，系统都处于平衡态，这是一种理想过程。u u例如例如, ,外界对系统做功，过程无限缓慢，无摩擦。外界对系统做功，过程无限缓慢，无摩擦。u u 非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约10 -3 10 -3 秒秒 ，假照实践紧，假照实践紧缩一次所用时间为缩一次所用时间为1 1秒，就可以说是平衡过程。秒，就可以

7、说是平衡过程。 (2)P-V 图表示图表示, 根据形状方程，系统的压根据形状方程，系统的压强、体积、温度中任两个量一定，就可确定系强、体积、温度中任两个量一定，就可确定系统的形状，因此常用统的形状，因此常用P-V 图中的一条曲线来表图中的一条曲线来表示系统的准静态过程，曲线上任一点都表示气示系统的准静态过程，曲线上任一点都表示气体的一个平衡态，这种图叫形状图。体的一个平衡态，这种图叫形状图。321TTT2T1T3T1P1V等等温温线线P0V 非静态过程：当系统宏观变化比弛豫更快时，非静态过程：当系统宏观变化比弛豫更快时，这个过程中每一形状都是非平衡态。这个过程中每一形状都是非平衡态。 1.理想

8、气体理想气体分子间为完全弹性碰分子与器壁分子间无作用力除碰撞外质点分子大小忽略不计列方程然后确定首先确定对象解题时平衡态适于理想气体理想气体状态方程严格遵守三条实验定律,)(:微观,.,KmolJ.:宏观1TVPRRTMPV1318玻马定律PV=constant盖吕萨克定律V/T=constant查理定律P/T=constantT不变P不变V不变克拉伯龙方程PV= RTM2.理想气体形状方程理想气体形状方程 例题例题1 某种柴油机的气缸容积为某种柴油机的气缸容积为0.82710-3m3。设紧缩前其中空气的。设紧缩前其中空气的温度温度47C，压强为，压强为8.5104 Pa。当活塞急剧上升时可把

9、空气紧缩到原体积。当活塞急剧上升时可把空气紧缩到原体积的的1/17，使压强添加到，使压强添加到4.2106Pa，求这时空气的温度。如把柴油喷入气缸，将会发生怎样求这时空气的温度。如把柴油喷入气缸，将会发生怎样 的情况？假设空的情况？假设空气可看作理想气体。气可看作理想气体。 解解: : 此题只需思索空气的初形状和末形状，并且把空气作为理想气体。此题只需思索空气的初形状和末形状，并且把空气作为理想气体。我们有我们有222111TVpTVpK930111222TVpVpT所所以以,17112VV 这一温度已超越柴油的燃点，所以柴油喷入气缸时这一温度已超越柴油的燃点，所以柴油喷入气缸时就会立刻熄灭，

10、发生爆炸推进活塞作功。就会立刻熄灭，发生爆炸推进活塞作功。知知 p1=8.5 104Pa , p2=4.2 106Pa，T1=273K+47K=320K 例题例题2 容器内装有氧气，质量为容器内装有氧气，质量为 0.10kg，压强为，压强为 10105 Pa ，温度为，温度为 470C。由于容器漏气，经过假设干时间后，压强降到原来的由于容器漏气，经过假设干时间后，压强降到原来的 5/8，温，温 度降到度降到 270C。 问问(1)容器的容积有多大？容器的容积有多大？ (2)漏去了多少氧气？漏去了多少氧气？RTMpV求得容器的容积求得容器的容积 V 为为351003204727310318100mpMRTV.解解:(1):(1)根据理想气体形状方程，根据理想气体形状方程，331031. 8m(2)所以漏去的氧气的质量为所以漏去的氧气的质量为k