《物理-氣體動(dòng)理論》PPT課件

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1、分子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中頻繁地與其他分子相碰撞，分子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)路徑是曲折無(wú)規(guī)的。正是碰撞，使得氣體分子能量按自由度均分。在氣體由非平衡態(tài)過(guò)渡到平衡態(tài)中起關(guān)鍵作用。氣體速度按一定規(guī)律達(dá)到穩(wěn)定分布。分子碰撞1統(tǒng)計(jì)平均值—無(wú)規(guī)則性—有規(guī)律，表示碰撞的基本特征。自由程：分子兩次相鄰碰撞之間自由通過(guò)的路程.2分子平均碰撞次數(shù)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)一個(gè)分子和其它分子碰撞的平均次數(shù).分子平均自由程：每?jī)纱芜B續(xù)碰撞之間，一個(gè)分子自由運(yùn)動(dòng)的平均路程.相互關(guān)系：3簡(jiǎn)化模型(1)分子為剛性小球.(2)分子有效直徑為d（分子間距平均值）.(3)其它分子皆靜止，某分子以平均速率相對(duì)其他分子運(yùn)動(dòng)

2、.彈開碰撞4單位時(shí)間內(nèi)平均碰撞次數(shù)：碰撞截面dnA中心在截面為?柱體內(nèi)的分子都能被A碰撞！?t時(shí)間內(nèi)路程：曲折圓柱體的體積為：曲折圓柱體內(nèi)總分子數(shù)：5平均相對(duì)速率和平均速率的關(guān)系為因分子碰撞有各種可能夾角?：0---180?平均而言：?=90?∴平均相對(duì)速率和平均速率的關(guān)系6考慮其它分子的運(yùn)動(dòng)，分子平均碰撞次數(shù)?說(shuō)明單位體積中的分子數(shù)越多，分子間的碰撞越頻繁。分子平均速率越大，分子間的碰撞越頻繁。分子有效直徑越大，分子間的碰撞越頻繁。7平均自由程T一定時(shí)p一定時(shí)平均自由程與分子的有效直徑d的平方及單位體積內(nèi)的分子數(shù)n成反比，而與分子的平均速率無(wú)關(guān)。

3、8低壓下，P<10-4mmHg時(shí)??>一般容器線度(?1m)認(rèn)為：???容器線度9例1試估計(jì)下列兩種情況下空氣分子的平均自由程:（1）273K、1.013時(shí)；（2）273K、1.333時(shí).（空氣分子有效直徑）解1011例2.試說(shuō)明氣體分子模型在分子運(yùn)動(dòng)論中所討論的（1）壓強(qiáng)公式（2）內(nèi)能公式（3）分子平均碰撞頻率等問(wèn)題時(shí)，有何不同？答：（1）分子看成質(zhì)點(diǎn);（2）考慮分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)（單原子分子、雙原子分子、多原子分子等）;（3）分子看成是有效直徑為d的剛球;啟示:對(duì)同樣的氣體分子，要根據(jù)問(wèn)題不同，突出主要矛盾，忽略次要因素，建立理想模型。12一、基本要

4、求1、掌握理想氣體狀態(tài)方程，理想氣體的壓強(qiáng)公式和溫度公式，并能從宏觀和統(tǒng)計(jì)意義上理解壓強(qiáng)、溫度和內(nèi)能等概念。2、了解麥克斯韋速率分布定律和分布函數(shù)，了解分布曲線的物理意義，理解三種統(tǒng)計(jì)速率。3、理解氣體分子能量均分定理，理解氣體分子內(nèi)能的計(jì)算。4、了解氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程。13在任何壓強(qiáng)、溫度情況下，都嚴(yán)格遵守氣體定律的氣體，稱為理想氣體。1.掌握理想氣體狀態(tài)方程二、基本內(nèi)容142.掌握理想氣體壓強(qiáng)公式、溫度公式分子平均平動(dòng)動(dòng)能溫度的統(tǒng)計(jì)意義：溫度是氣體分子熱運(yùn)動(dòng)平均動(dòng)能的量度；溫度的微觀實(shí)質(zhì)：標(biāo)志著物質(zhì)內(nèi)部分子無(wú)規(guī)熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度.1

5、53.能量按自由度均分定理和理想氣體內(nèi)能公式氣體處于平衡態(tài)時(shí)，分子任何一個(gè)自由度的平均動(dòng)能都相等，均為，這就是能量按自由度均分定理.分子的平均總動(dòng)能16顯然，溫度相同時(shí)所有氣體的平均平動(dòng)動(dòng)能均相同，但平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能、平均動(dòng)能隨分子的結(jié)構(gòu)不同而不同。單原子分子303雙原子分子325多原子分子336分子結(jié)構(gòu)自由度平動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)總平均動(dòng)能kT23kT25kT2617理想氣體內(nèi)能公式①內(nèi)能E與自由度i及熱力學(xué)溫度T成正比②理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù);184.氣體分子速率分布及其統(tǒng)計(jì)意義速率分布函數(shù)表示在溫度為T的平衡狀態(tài)下，速率在v附近單位速率區(qū)間的分子數(shù)占總

6、數(shù)的百分比.幾率理解:某分子速率處于v附近單位速率區(qū)間內(nèi)的幾率（可能性）dN表示速率在區(qū)間的分子數(shù)N：分子總數(shù)表示速率在區(qū)間的分子數(shù)占總分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)19速率在內(nèi)分子數(shù)占總分?jǐn)?shù)的百分率速率位于區(qū)間的分子數(shù)占總數(shù)的百分比：20最概然速率平均速率方均根速率215、分子的平均碰撞次數(shù)及平均自由程22壓強(qiáng)公式溫度公式氣體動(dòng)理論狀態(tài)參量的統(tǒng)計(jì)意義統(tǒng)計(jì)規(guī)律能量均分定理麥克斯韋速率分布平均碰撞頻率平均自由程氣體狀態(tài)方程23三、討論１、某剛性雙原子理想氣體，溫度為T，在平衡狀態(tài)下，下列各式的意義.(1)分子的平均平動(dòng)動(dòng)能(2)分子的平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能(3)分子的平均總動(dòng)能

7、(4)摩爾氣體分子的內(nèi)能(5)m千克氣體的內(nèi)能242、容器中裝有理想氣體，容器以速率v運(yùn)動(dòng)，當(dāng)容器突然停止，則容器溫度將升高。若有兩個(gè)容器，一個(gè)裝有He，另一裝有H2氣，如果它們以相同速率運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們突然停止時(shí)，哪一個(gè)容器的溫度上升較高。討論：當(dāng)容器突然停止時(shí)，氣體分子的定向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為分子無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，使其內(nèi)能增加，從而溫度升高．25由于，且∴設(shè)容器中氣體質(zhì)量為m，有∴263、(１)兩不同種類的氣體分子平均平動(dòng)動(dòng)能相等，但氣體的密度不等,那么他們的壓強(qiáng)是否相等。討論：由于　　　　及因?yàn)樗钥赡軇t則T1=T227(２)兩瓶不同種類的氣體，它們壓強(qiáng)和溫

8、度相同，但體積不同，問(wèn)它們單位體積分子數(shù)是否相同？單位體積中氣體質(zhì)量是否相同？單位體積中分子總平動(dòng)動(dòng)能是否相同？討論：T1