物理课件 单元七 分子运动论 理想气体

物理单元七

分子运动论

理想气体分子之间的间隙我们已经知道，一切宏观的物体都是由大量的、彼此之间有间隙的分子组成的。例如，气体的体积很容易被压缩，就是气体分子间有间隙的证明；水和酒精混合后总体积反而会减少，说明这两种液体的分子互相渗透到对方分子的间隙中去了，证明液体分子间也有间隙。固体的分子也有一定间隙。模块一分子运动论的基本论点布朗运动对于扩散现象则说明组成物质的分子在不停地作无规则的热运动。还有一种现象可以更明显地证实分子的无规则运动，这种现象称为布朗运动(Brownmotion)。

实验表明，温度越高，布朗运动越剧烈，它反映分子的无规则运动也越剧烈。所以，大量分子的无规则运动又称为分子热运动。热运动与力学中宏观机械运动的根本区别，就在于它的无规则性。模块一分子运动论的基本论点分子间的作用力分子间的作用力，称为分子力(numeratorforce)。固体被拉伸或压缩时产生的弹力，就是分子间引力和斥力的宏观表现。

分子力与分子间距r有关.宏观物体是由大量的分子组成的，分子间是有间隙的，分子总是永不停息地作无规则运动，分子之间存在着相互作用的引力和斥力。这就是分子运动的基本论点。

模块一分子运动论的基本论点晶体和非晶体晶体(crystal)有天然的规则的几何形状，它的外形是由若干个平面围成的多面体。非晶体则没有天然的规则的几何外形。

模块二晶体

非晶体

液晶晶体在各个方向的导电性、拉伸性能、压缩性能、折射率是不相同的，这种现象称为各向异性。非晶体则具有各向同性特性。晶体有固定的熔点(fusionpoint)，非晶体随着温度的升高逐渐软化、变稠、变稀并成为液态，它没有明显的固态和液态的分界点模块二晶体

非晶体

液晶

晶体可以分为单晶体和多晶体。整个物体就是一个晶体(或晶粒)，这样的物体称为单晶体(singlecrystal)。如果整个物体是由许多杂乱的小晶体堆积组成的晶体,这样的物体称为多晶体(polyrys)。模块二晶体

非晶体

液晶

液晶这类物质既有液体的流动性，又具有像晶体那样的各向异性的特点。这种过渡状态的特殊的物质称为液态晶体，简称液晶(liquidcrystal)。

液晶对温度、电压、应力、辐射、磁、光、声的反应非常灵敏。液晶的这些特性在现代科学技术中有广泛的应用。

利用液晶灵敏的温度效应，可用来制作温度探测器，在医学上用以检查肿瘤。利用液晶灵敏的电压效应，可制成显示元件。液晶技术被广泛应用于电子、航空、生物、医学、分析化学和石油化工等领域。模块二晶体

非晶体

液晶气体的体积气体的体积(volume)就是指气体充满容器的容积。

在国际单位制中，体积的单位是立方米(m3)，常见单位有升(L)、立方厘米(cm3)等。气体的压强气体垂直作用在器壁单位面积上的压力称为气体的压强(pressure)。

在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡(Pa)，简称帕，。工程上，气体的压强过去还常用标准大气压(atm)和厘米(毫米)汞柱(cmHg)(mmHg)作单位。这些都是非法单位，已不采用。

模块三描绘气体状态的参量气体的温度从宏观上看，气体的温度(temperature)是表示冷热程度的物理量，它反映了气体分子热运动的剧烈程度。要定量地确定温度，必须有具体的数值，规定温度数值的表示方法称为温标。

日常生活中常用的温标是摄氏温标。用摄氏温标表示的温度称为摄氏温度，用t表示，单位是摄氏度(℃)，如30℃读做30摄氏度。

在国际单位制中，用热力学温标(又称绝对温标)表示温度，称为热力学温度。热力学温度用T表示，单位是开尔文(K)，简称开。

模块三描绘气体状态的参量模块四理想气体状态方程一、气体的等温变化(等温过程)波意耳——马略特定律

一定质量的气体，在保持温度不变时，气体的压强跟体积成反比。

模块四理想气体状态方程例7-1如图7-14所示，在一端封闭的、粗细均匀的细玻璃管中，用16cm长的水银柱封入适量的空气。当把玻璃管竖直放置，开口向上时，管内空气柱长是15cm；开口向下时，管内空气柱长是23cm。求这时的大气压强。如把管水平放置，管内空气柱长度是多少？(已知水银的密度ρ=，重力加速度g=9.8m/s2。)

解模块四理想气体状态方程二、气体的等压变化(等压过程)盖·吕萨克定律一定质量的气体，在压强保持不变时，气体的体积与热力学温度成正比。

三、气体的等容变化(等容过程)查理定律

一定质量的气体，在体积保持不变时，气体的压强与热力学温度成正比。

理想气体的状态方程

第一个阶段是等温变化，根据波意耳——马略特定律有第二个阶段是等容变化，根据查理定律有

联立上述两式，整理后得到上式说明，一定质量的气体从初状态(p1，V1，T1)变到末状态(p2，V2，T2)，压强和体积的乘积与热力学温度的比值是不变的，即我们把能够严格遵从上述三个实验定律的气体称为理想气体(idealgas)

，上式称为理想气体状态方程。模块四理想气体状态方程例7-2气焊用的氧气瓶容积是100L，瓶上压强计显示的压强是60p0(p0=1.01×105Pa)，氧气瓶内的温度是16℃，求氧气瓶内氧气的质量。已知在温度为０℃、压强为p0时，氧气的密度ρ0＝1.43kg/m3。模块四理想气体状态方程一、分子运动论的基本论点

(1)宏观物体都是由大量的、彼此之间有间隙的分子组成。

(2)组成物质的分子在不停地作无规则的热运动。温度越高，布朗运动越剧烈，它反映分子的无规则运动也越剧烈。布朗运动是分子无规则运动的反映。

(3)分子之间存在着相互作用的引力和斥力。小结二、晶体、非晶体、液晶

(1)晶体有天然的规则的几何形状。晶体在各个方向的导电性、拉伸性能、压缩性能、折射率是不相同的，这种现象称为各向异性。晶体有固定的熔点。

(2)非晶体没有天然的规则的几何外形。非晶体具有各向同性。(3)介于固态和液态之间，既有液体的流动性，又具有晶体各向异性特点的物质称为液态晶体，简称液晶。

小结三、描绘气体状态的参量

(1)气体的体积就是指