大物课件20,21-16-4.17-2.ppt

1、6.6 玻尔兹曼分布率,一、麦氏速度分布率,可以证明：,6.6.1 玻尔兹曼分布率,二、玻尔兹曼分布率,坐标区间内单位体积的分子数,3.玻氏分布率是一条适用于任何物质分子在保守力场中分布的统计规律。,三、重力场中粒子按高度的分布,例题611考虑一个理想化的地球大气分子模型。 在这个模型中，地球为一半径为R的刚性球体球外引力场 中的重力加速度为常量g，球面以上共有N个质量为的大 气分子。整个大气体系处在温度为T的热平衡状态中， 试求地球表面处的压强。,解：重力场中大气分子数密度n随高度（r-R）分布律为：,又：,地面上的压强：,得：,一、平均碰撞次数：,6.7 分子碰撞及自由程,考虑其他分子都运

2、动，则：,二、平均自由程,讨论:,气体分子热运动图景的量级概念,一、真实气体状分子间的相互作用,6.8 真实气体的范德瓦尔斯方程,r ：两个分子的中心距离,r r0 斥力,r r0 引力,r0称为平衡距离,应对理想气体的状态方程 进行修正。,二、真实气体的范德瓦尔斯方程,* 体积修正,若考虑气体分子本身的体积，则 即气体 能被压缩的体积。,其中b为反映气体分子本身体积的修正量。,* 引力修正,由于靠近器壁分子作用球的不 对称而产生向内的引力，形成内 压强 pi ，使器壁所受的压强减弱。,分子作用球：以一个分子为中心做一个半径为 r 的球， 在此球外，其它分子对它的作用可忽略不计，称此球为 分子

3、作用球。,1mol气体的范德瓦尔斯方程为：,式中a 、b 两个修正系数由实验测得。,对于mkg气体的范德瓦尔斯方程为：,6.9 输运过程,非平衡态下的三种特殊过程:,粘滞现象分子动量迁移；,热传导现象分子能量迁移；,扩散现象分子质量迁移；,6.9.1 粘滞现象,河流中水流的流速分布：,河 流,由于各层气流 的流速不同，产生相邻两层气流之间的阻碍气体流动的阻力，称为粘性力。这种现象称为内摩擦现象。,dS面气层所受的粘性力为：,由气体动理论可得到：,微观机制:气体的内摩擦现象在微观上是分子在热运动 中输运定向动量的过程。,6.9.2热传导现象,由于气体内部各处温度不均匀，有热量从温度高处传递到温度

4、低处的现象称为热传导现象。,dt时间内，通过dS面沿y方向传递的 热量为：,微观机制：气体内的热传导在微观上是分子在热运动中输运热运动能量的过程。,由气体动理论可得热导率：,6.9.3 扩散现象,x,O,dS,dm,y,= (x),由于气体内部各处密度不均匀而使气体分子从密度大处向密度小处散布的现象称为扩散现象。,由气体动理论可得扩散系数：,在dt时间内通过dS面传递的气体 质量为,微观机制：气体的扩散在微观上是分子在热运动中输运质量的过程。,*热力学过程：热力学系统状态随时间变化的过程,非静态过程（非平衡过程）实际过程,* 热力学系统（热力学研究对象，简称系统）,准静态过程（平衡过程）理想过

5、程：过程所经历的所有中间状态都可近似看作平衡态。,*系统的内能,C物质的比热容,7.1.2 热力学第一定律,对于一微小的过程第一定律可表示为：,1.Q是一个过程量,3.热力学第一定律适用于任何系统的任何过程（包括非静态过程）,2.正负号的规定:,注意：,4.对于准静态过程热力学第一定律可表达为：,7.2 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用,特征：dp = 0,一、准静态绝热过程,*,* 绝热过程中P，V，T三者同时变化,* 绝热过程的过程方程,(1) 、(2) 中消去dT，得：,例题71设有8g氧气，体积为0.4110-3m3,温度为300K，如氧气作绝热膨胀，膨胀后的体积为4.1010-3 m3。问气体作功多少？如氧气作等温膨胀，膨胀后的体积也是4.1010-3 m3 ，问这时气体作功多少？,气体若作等温膨胀，所作的功为：,解:(1)由绝热过程方程：,根