2-2气体动理论1.ppt

1、1,同学们好,2,第二篇热学(Heat),第7章气体动理论,3,教学基本要求,一、掌握理想气体的微观模型；理想气体的压强公式 二、理解温度公式、理想气体分子的自由度、能量均分定理、理想气体内能公式。 了解分子碰撞及平均自由程。 三、掌握麦克斯韦速率分布的概念、速率分布函数和速率分布曲线的物理意义；了解三种统计速率,4,气体分子热运动及其统计概念,一、 分子动理论的基本观点,1物体由大量分子组成，分子之间有间隙,N = 6.02210 23 /mol,2分子间有相互作用力,3分子在不停地运动,5,二、 理想气体分子模型,1分子很小，而相互间的间距很大,气体之间的距离,引力可认为是零 可看做理想气

2、体,2分子是一个弹性小球,6,分子集体的统计性假设:, 每个分子运动速率各不相同，而且通过碰撞不断发生变化 ；,在平衡状态时，每个分子指向任何方向的概率都是一样的， 或者说，分子速度按方向的分布是均匀的,平均速率,方均值,方均根速率,7,理想气体的微观模型 三个基本观点 + 以下几个假设 分子本身的线度，比起分子之间的距离来说可以忽略不计。可看作无体积大小的质点。 除碰撞外，分子之间以及分子与器壁之间无相互作用。 分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性的，即碰撞前后气体分子动能守恒。,7.2 理想气体的压强公式,8,或者,压强公式, 分子平均动能 显示了宏观量与微观量的关系。 是力学原理与

3、统计方法相结合得 出的统计规律。,9,温度的微观意义 比较 P=nkT 和 ，有,温度标志着物体内 部分子无规则运动 的激烈程度,：分子无规则 运动激烈程度 的定量表示,温度 理想气体状态方程的分子形式 由第7章有 PV=RT 若知分子总数N，则有 PV=NRT/NA 定义玻尔兹曼常数: k =R/NA =1.3810-23JK-1 则 PV=NkT 或 P=nkT,7.3 理想气体的温度公式,10,11,（811）例、在容积为102m3的容器中，装有100g的气体，若气体分子的方均根速率为200 m.s1，则气体的压强为,【1.33x103Pa】,理想气体压强 方均根速率定义,12, 4能量

4、按自由度均分理想气体的内能 简化对于气体分子热运动动能的平均值的计算,将理想气体模型稍作修改，即将气体分为单原子分子气体，双原子分子气体，多原子分子气体。这样，气体分子除平动外，还有转动和分子内原子之间的振动。作为统计初步，可不考虑分子内部的振动，而认为分子是刚性的。为用统计方法计算分子动能，首先介绍自由度的概念,13,单原子分子(自由运动质点) t=3 刚性双原子分子 t=3 r=2 （两个被看作质点的原子被一条几何线连接） 刚性多原子分子 t=3 r=3, 1、 气体分子的自由度 在力学中，自由度是指决定一个物 体的空间位置所需要的独立坐标数. t : 平动自由度 r : 转动自由度,14

5、,15,在温度为T的平衡态下，气体分子每个自由度的平均动能都相等，都等于 。,是统计规律，只适用于大量分子组成的系统。 是气体分子无规则碰撞的结果。 经典统计物理可给出严格证明。,16,理想气体的内能只是温度的函数 而且与热力学温度成正比,此结论在与室温相差不大的温度范围内与实验近似相符。,3、理想气体的内能： i 表示一个分子的总自由度 N 表示气体分子的总数 表示气体总摩尔数 分子的平均动能 理想气体的内能,17,(8-4)例、水蒸气分解成同温度的氢气和氧气，内能增加了百分之几（不计振动自由度和化学能）？ （A） 66.7%； （B） 50% ； （C） 25% ； （D） 0。,【C】,自由度、内能公式,18,(8-20)例、容积V1m3的容器内混有N11.0 x