《氣體動理論》PPT課件(I)

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1、熱學十四章氣體動理論本章教學要求：1．理解統(tǒng)計的概念。了解氣體分子熱運動的圖象。理解理想氣體的壓強公式和溫度公式。通過推導氣體壓強公式，了解從提出模型、進行統(tǒng)計平均、建立宏觀量與微觀量的聯(lián)系到闡明宏觀量的微觀本質(zhì)的思想和方法。能從宏觀和統(tǒng)計意義上理解壓強、溫度、內(nèi)能等概念。了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運動的統(tǒng)計表現(xiàn)。2．了解麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義。了解氣體分子熱運動的算術平均速率、方均根速率。3．通過理想氣體的剛性分子模型，理解氣體分子平均能量按自由度均分定理，并會應用該定理計算理想氣體的定壓熱容、

2、定容熱容和內(nèi)能。返回目錄下一頁上一頁本章重點：理解理想氣體的壓強公式和溫度公式。麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義。氣體分子熱運動的最概然速率、算術平均速率、方均根速率。理想氣體的定壓熱容、定容熱容和內(nèi)能。本章難點：壓強和溫度的微觀本質(zhì)，麥克斯韋速率分布律及速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義返回目錄下一頁上一頁氣體動理論目錄§1分子力與分子運動§0篇章簡介§3統(tǒng)計規(guī)律基本概念§2平衡態(tài)溫度狀態(tài)方程§8分子平均碰撞頻率與平均自由程§5氣體分子的速率分布律§6玻爾茲曼密度分布§4理想氣體的壓強公式和溫度公式§

3、7能量均分定理理想氣體的內(nèi)能§9非平衡態(tài)下的遷移現(xiàn)象返回總目錄第二篇熱學熱學中最核心的概念是溫度。熱現(xiàn)象：物體溫度變化導致其性質(zhì)和狀態(tài)的變化。熱運動：宏觀物體中的微觀粒子（分子、原子）永不停息的無規(guī)則的運動。熱學是研究熱現(xiàn)象的理論。具體來講，是研究物質(zhì)熱運動規(guī)律及熱運動與物質(zhì)其它各種運動形式之間相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學。返回目錄下一頁上一頁熱學統(tǒng)計物理學（微觀）熱力學（宏觀）氣體動理論（基礎）統(tǒng)計力學漲落理論熱力學第零定律熱力學第一定律熱力學第二定律熱力學第三定律熵統(tǒng)計物理學理論經(jīng)熱力學得到驗證，熱力學理論經(jīng)統(tǒng)計物理學的剖析了解其微觀

4、本質(zhì)。返回目錄下一頁上一頁1、統(tǒng)計物理學：以物質(zhì)微觀結構為基礎，用統(tǒng)計的辦法找出微觀量與宏觀量的關系，從而研究熱現(xiàn)象的微觀理論2、熱力學：以實驗研究得出的規(guī)律為基礎研究熱現(xiàn)象的宏觀理論第十四章氣體動理論宏觀量：大量分子集體表現(xiàn)出來的量（P，V，T等）微觀量：描寫單個分子的特征（分子直徑d，質(zhì)量m，速度v，能量等）返回目錄下一頁上一頁氣體動理論以氣體作為研究對象，了解分子熱運動的特征和規(guī)律。宏觀物體是由大量微觀粒子組成，在標準狀態(tài)下，氣體含有個分子，1秒鐘每個分子與其它分子碰撞幾十億次（）之多。雖然單個分子運動規(guī)律仍屬機械運動，滿

5、足力學規(guī)律，但追蹤某一個分子的行為既不可能，也無必要。大量分子的集體表現(xiàn)存在統(tǒng)計規(guī)律。4、分子或原子之間有相互作用力。返回目錄下一頁上一頁14.1.1物質(zhì)的微觀模型1、物質(zhì)由大量分子或原子組成，分子或原子之間有間距2、分子作無規(guī)則運動（布朗運動）14.1氣體分子的熱運動3.構成物質(zhì)的微觀粒子間存在著間隙14.1.2理想氣體的微觀模型（1）分子本身的線度與分子距離相比可忽略不計；（2）除碰撞瞬間外，分子之間及分子與容器壁之間無相互作用；（3）分子之間以及分子與容器壁之間的碰撞是完全彈性碰撞。因此，理想氣體分子可看成為自由地、無規(guī)則

6、運動著的彈性質(zhì)點。一般情況下，大部分氣體都近似符合這樣的理想氣體模型。熱力學研究對象：包含有大量原子或分子的物體（系）?！獰崃W系統(tǒng)。孤立系：與外界沒有任何相互作用的熱力學系統(tǒng)。封閉系：與外界沒有實物交換但有能量（如熱能）交換的系統(tǒng)。開放系：與外界既有實物交換又有能量交換的系統(tǒng)。平衡態(tài)：孤立系統(tǒng)經(jīng)過足夠長的時間一定會達到一個宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)。（是動態(tài)平衡）返回目錄下一頁上一頁14.2理想氣體狀態(tài)方程14.2.1熱力學平衡態(tài)及其描述狀態(tài)參量：可以獨立改變并足以確定熱力學系統(tǒng)平衡態(tài)的一組宏觀量。如P、V、T。體積V：單位

7、，1升（）=壓強P：大量分子對器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。單位：（帕）返回目錄下一頁上一頁二、溫度熱力學第零定律熱力學第三定律兩個相互處于熱平衡的物體具有的共同的宏觀性質(zhì)——溫度相同。熱力學第零定律：在與外界影響隔絕的條件下，如果處于確定狀態(tài)下的物體C分別與物體A、B達到熱平衡，則物體A、B也是相互熱平衡的。（1930，否勒）溫度的數(shù)值表示——溫標熱力學溫標，符號T，單位K（開）攝氏溫標，符號t，單位（攝氏度）熱力學第三定律：不可能使一個物體冷卻到絕對零度（0K）的溫度。（1912年，能斯特）返回目錄下一頁上一頁激光管內(nèi)正發(fā)射激光的氣體

8、宇宙大爆炸后的氫彈爆炸中心當代科學實驗室產(chǎn)生的最高溫度太陽表面的溫度月球向陽面吐魯番盆地最高溫度太陽中心溫度地球中心溫度地球表面出現(xiàn)的最高溫度（利比亞）地球表面平均溫度地球表面出現(xiàn)的最低溫度（南極）水的三相點月球背陰面氧液化溫度氮液化溫度（1atm）氫液化溫度氦