《氣體動(dòng)理論》PPT課件(I)

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1、熱學(xué)十四章氣體動(dòng)理論本章教學(xué)要求：1．理解統(tǒng)計(jì)的概念。了解氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的圖象。理解理想氣體的壓強(qiáng)公式和溫度公式。通過(guò)推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)公式，了解從提出模型、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(jì)意義上理解壓強(qiáng)、溫度、內(nèi)能等概念。了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)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(yùn)動(dòng)的算術(shù)平均速率、方均根速率。3．通過(guò)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(huì)應(yīng)用該定理計(jì)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(yè)上一頁(yè)本章重點(diǎn)：理解理想氣體的壓強(qiáng)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(yùn)動(dòng)的最概然速率、算術(shù)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(diǎn)：壓強(qiáng)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(yè)上一頁(yè)氣體動(dòng)理論目錄§1分子力與分子運(yùn)動(dòng)§0篇章簡(jiǎn)介§3統(tǒng)計(jì)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(qiáng)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(xué)熱學(xué)中最核心的概念是溫度。熱現(xiàn)象：物體溫度變化導(dǎo)致其性質(zhì)和狀態(tài)的變化。熱運(yùn)動(dòng)：宏觀物體中的微觀粒子（分子、原子）永不停息的無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。熱學(xué)是研究熱現(xiàn)象的理論。具體來(lái)講，是研究物質(zhì)熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律及熱運(yùn)動(dòng)與物質(zhì)其它各種運(yùn)動(dòng)形式之間相互轉(zhuǎn)化規(guī)律的科學(xué)。返回目錄下一頁(yè)上一頁(yè)熱學(xué)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)（微觀）熱力學(xué)（宏觀）氣體動(dòng)理論（基礎(chǔ)）統(tǒng)計(jì)力學(xué)漲落理論熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第三定律熵統(tǒng)計(jì)物理學(xué)理論經(jīng)熱力學(xué)得到驗(yàn)證，熱力學(xué)理論經(jīng)統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的剖析了解其微觀

4、本質(zhì)。返回目錄下一頁(yè)上一頁(yè)1、統(tǒng)計(jì)物理學(xué)：以物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，用統(tǒng)計(jì)的辦法找出微觀量與宏觀量的關(guān)系，從而研究熱現(xiàn)象的微觀理論2、熱力學(xué)：以實(shí)驗(yàn)研究得出的規(guī)律為基礎(chǔ)研究熱現(xiàn)象的宏觀理論第十四章氣體動(dòng)理論宏觀量：大量分子集體表現(xiàn)出來(lái)的量（P，V，T等）微觀量：描寫單個(gè)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(yè)上一頁(yè)氣體動(dòng)理論以氣體作為研究對(duì)象，了解分子熱運(yùn)動(dòng)的特征和規(guī)律。宏觀物體是由大量微觀粒子組成，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，氣體含有個(gè)分子，1秒鐘每個(gè)分子與其它分子碰撞幾十億次（）之多。雖然單個(gè)分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律仍屬機(jī)械運(yùn)動(dòng)，滿

5、足力學(xué)規(guī)律，但追蹤某一個(gè)分子的行為既不可能，也無(wú)必要。大量分子的集體表現(xiàn)存在統(tǒng)計(jì)規(guī)律。4、分子或原子之間有相互作用力。返回目錄下一頁(yè)上一頁(yè)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)（布朗運(yùn)動(dòng)）14.1氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)3.構(gòu)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(jì)；（2）除碰撞瞬間外，分子之間及分子與容器壁之間無(wú)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(wú)規(guī)則

6、運(yùn)動(dòng)著的彈性質(zhì)點(diǎn)。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(xué)研究對(duì)象：包含有大量原子或分子的物體（系）?！獰崃W(xué)系統(tǒng)。孤立系：與外界沒有任何相互作用的熱力學(xué)系統(tǒng)。封閉系：與外界沒有實(shí)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(shí)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(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間一定會(huì)達(dá)到一個(gè)宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)。（是動(dòng)態(tài)平衡）返回目錄下一頁(yè)上一頁(yè)14.2理想氣體狀態(tài)方程14.2.1熱力學(xué)平衡態(tài)及其描述狀態(tài)參量：可以獨(dú)立改變并足以確定熱力學(xué)系統(tǒng)平衡態(tài)的一組宏觀量。如P、V、T。體積V：?jiǎn)挝?/p>

7、，1升（）=壓強(qiáng)P：大量分子對(duì)器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。單位：（帕）返回目錄下一頁(yè)上一頁(yè)二、溫度熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第三定律兩個(gè)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(xué)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(dá)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(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)，符號(hào)T，單位K（開）攝氏溫標(biāo)，符號(hào)t，單位（攝氏度）熱力學(xué)第三定律：不可能使一個(gè)物體冷卻到絕對(duì)零度（0K）的溫度。（1912年，能斯特）返回目錄下一頁(yè)上一頁(yè)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(dāng)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的最高溫度太陽(yáng)表面的溫度月球向陽(yáng)面吐魯番盆地最高溫度太陽(yáng)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(diǎn)月球背陰面氧液化溫度氮液化溫度（1atm）氫液化溫度氦