氣體動理論ppt課件.ppt

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1、第二篇熱學(xué)研究對象：物質(zhì)的分子熱運動第六章氣體動理論研究對象：大量氣體分子組成的一個系統(tǒng)微觀量宏觀量關(guān)系統(tǒng)計平均研究方法：（1）統(tǒng)計性：宏觀量作為微觀量的統(tǒng)計平均狀態(tài)參量：表示系統(tǒng)狀態(tài)特征的物理量壓強：體積：溫度：氣體分子碰撞器壁的宏觀表現(xiàn)氣體分子運動的最大體積氣體分子運動的劇烈程度（2）運動性：大量氣體分子運動的規(guī)律？學(xué)習(xí)要求：把握宏觀與微觀，個體與整體，運動與平衡等理解；建立“統(tǒng)計”概念。研究方法與力學(xué)有顯著不同?！?平衡態(tài)理想氣體一、平衡態(tài)熱平力衡學(xué)態(tài)宏觀量（狀態(tài)參量）不變微觀運動永不停息動態(tài)平衡平衡態(tài)：處于不變外界條件下

2、的熱學(xué)系統(tǒng)（系統(tǒng)與外界無質(zhì)量和能量交換）經(jīng)過很長時間后達到一個確定的狀態(tài)，在此狀態(tài)下系統(tǒng)的宏觀狀態(tài)不隨時間改變，稱此狀態(tài)為平衡態(tài)。平衡態(tài)在PV圖上用一點來表示。..............................終了..............................擴散隔板..............................開始平衡態(tài)1平衡態(tài)2過程平衡過程（理想模型）：如果過程進展得十分緩慢，使所經(jīng)歷的一系列中間狀態(tài)，都無限接近平衡狀態(tài)，這個過程稱作平衡過程PV等溫線壓容等等線線0平衡過程在PV圖上用一

3、條曲線表示。（等容升溫）平衡過程的實現(xiàn)。TdT+++TTTTT2dTdT111212...二、分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律布朗運動實驗分子熱運動的基本特征：分子的永恒運動和頻繁的相互碰撞熱運動無序性宏觀系統(tǒng)統(tǒng)計規(guī)律微觀量宏觀量統(tǒng)計平均平均速率：微觀量的統(tǒng)計平均值：如：方均速率：三、理想氣體模型宏觀理解遵守三個實驗定律的氣體。物理條件：低壓、高溫、低密。質(zhì)量一定時：標準狀態(tài)下（P0=1atm,T0=273.15K,1mol體積=22.4升）R=8.31Jmol-1K-1理想氣體的狀態(tài)方程：即：微觀理解大量的運動的有限的作用的真實氣體系統(tǒng)：

4、N~1023牛頓定律剛性小球互作用力作用力大量的運動的有限的作用的真實氣體系統(tǒng)：N~1023牛頓定律剛性小球互作用力N~1023（稀?。┡ｎD定律質(zhì)點碰撞是分子間惟一的相互作用理想氣體模型運動性理想氣體模型N~1023（稀?。┡ｎD定律質(zhì)點碰撞是分子間惟一的相互作用統(tǒng)計性位置均分運動均分一、平衡態(tài)二、分子熱運動的統(tǒng)計規(guī)律三、理想氣體模型[例1]氧氣瓶容積為3.2×10-2m3，其中氧氣壓力為1.3×107Pa。氧氣廠規(guī)定壓力降到106Pa時就要重新充氣。設(shè)某實驗室每天用1atm的氧氣0.2m3,問在溫度不變的情況下，一瓶氧氣能用多少

5、天?解：設(shè)使用前后瓶中氧氣質(zhì)量分別為m1、m2，每天使用氧氣質(zhì)量為m3由理想氣體狀態(tài)方程得可用天數(shù)§2氣體動理論的壓強公式特例：設(shè)一長方形容器，V=l1l2l3裝有處于平衡態(tài)的理想氣體,其分子質(zhì)量為m，總分子數(shù)為N。設(shè)其中任意第i個分子以速度vi碰撞器壁。分子i的沖量:面A1的沖量：分子i對A1面的碰撞周期單位時間內(nèi)對A1面的碰撞次數(shù)（頻率）單位時間內(nèi)A1面受到的沖量：沖力大量分子時間效應(yīng)空間效應(yīng)連續(xù)和均勻的壓力面所受到的壓強：數(shù)密度對理想氣體模型壓強公式：定義分子平均平動動能：討論：（1）壓強公式建立了宏觀量壓強和微觀量的統(tǒng)計

6、平均值之間的關(guān)系。（2）壓強是大量氣體分子集體的行為，是大量氣體分子對器壁碰撞產(chǎn)生的。例.設(shè)氫氣是理想氣體，計算標準狀態(tài)下速率平方的平均值。已知：?標準=8.99?10-2Kg/m3.§3理想氣體的溫度公式一、理想氣體狀態(tài)方程的另一形式1mol理想氣體：分子數(shù)N0=6.022?1023個體積V0=22.4升玻爾茲曼常數(shù)定義：單位體積內(nèi)氣體分子數(shù)二、溫度的物理意義討論：（1）溫度是氣體分子平均平動動能的量度，反映氣體分子運動的劇烈程度。宇宙爆炸理論——可怕的伽莫夫，告訴我們10-4秒以來宇宙發(fā)生的故事。1秒霍金的世界10-4秒10

7、-43秒宇宙背景輻射實驗證據(jù)：宇宙背景輻射彭齊亞斯和威爾遜被授予了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎，得到了哈勃和伽莫夫都未曾獲得的最高榮譽討論：（2）溫度是大數(shù)目氣體分子運動的集體表現(xiàn)，對單個分子，溫度無意義。（3）分子運動永不停息T=0不能實現(xiàn)熱力學(xué)第三定律理想氣體狀態(tài)方程：壓強公式：溫度公式：練習(xí)：圖中表示在不同條件下理想氣體的體積密度ρ隨壓強變化的五種曲線，試問哪個圖準確地描述了等溫條件下一定質(zhì)量的氣體的密度隨壓強的變化?§4能量均分原理理想氣體內(nèi)能一、自由度確定一個物體在空間的位置所需的獨立坐標數(shù)質(zhì)點在空間運動：自由度為3（平

8、動）GαβγxyzoPθG：x,y,zGP:?,?,?繞GP轉(zhuǎn)角?：約束條件：αγβcoscoscos2221=++剛體在空間運動：自由度為6（平動3+轉(zhuǎn)動3）飛機：自由度為3（經(jīng)度、緯度、高度）（經(jīng)度、緯度）輪船：被限制在一曲面上運動，自由度為2，特例火車：被