氣體分子動理論課件.ppt

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1、第二十二章氣體分子動理論▲一般氣體分子熱運動的概念分子的密度3?1019個分子/cm3=3千億個億；分子之間有一定的間隙，有一定的作用力；分子熱運動的平均速度約v=500m/s；分子的平均碰撞次數(shù)約z=1010次/秒?！肿訜徇\動的基本特征氣體分子間的頻繁碰撞,導致每個分子不停地作雜亂地無定向運動▲分子熱運動：大量分子做永不停息的無規(guī)則運動。一.理想氣體的分子模型22.1氣體分子動理論的壓強公式▲理想氣體的分子模型(1).氣體分子間距>>分子的線度(3).把每個分子看作完全彈性小球;氣體分子的大小忽略不計(質(zhì)

2、點)碰撞中遵守能量守恒定律和動量守恒定律(2).氣體分子在運動過程中,遵守牛頓運動定律;(4).除了碰撞瞬間外,分子間的相互作用忽略不計;(5).分子的平均動能>>分子的重力勢能自由地,無規(guī)則運動的彈性球形分子的集合忽略分子所受的重力.▲統(tǒng)計假設(shè)(2).沿空間各方向運動的分子數(shù)目是相等的;(4).分子速度在各個方向上的分量的各種平均值相等.(3).從一個體積元飛向上,下,左,右,前,后的分子數(shù)各為1/6;(1).氣體處在平衡態(tài)時,容器中氣體的密度到處均勻二.理想氣體壓強公式的推導器壁所受壓強等于大量分子在單位

3、時間內(nèi)對其單位面積所施加的沖量。vxvyvz平衡狀態(tài)時，器壁各處的壓強處處相等Ava設(shè)有一個邊長分別為l1,l2,l3的長方形容器,容器中有N個同類氣體分子,在作不規(guī)則的熱運動,每個分子的質(zhì)量均為myxzol1l3l2vx-vx分子a與器壁A碰撞一次,動量改變分子a對器壁A有一沿x軸正向的沖量分子a經(jīng)過2l1的距離再次與A面發(fā)生碰撞分子a與A面兩次碰撞的間隔為單位時間內(nèi),分子a與器壁A碰撞次數(shù)為單位時間內(nèi),分子a對器壁A的總沖量為單位時間內(nèi),A面上所受的總沖量為壓強為N個分子在x方向速度分量的平方的平均值單位

4、體積內(nèi)的分子數(shù)(分子密度)由統(tǒng)計假設(shè)P121頁理想氣體壓強公式分子平均平動動能氣體壓強正比于單位體積內(nèi)分子數(shù)n,正比于分子的平均動能★注意:2.當考慮分子間碰撞時,結(jié)果不變;1.壓強是一個統(tǒng)計平均量,氣體的壓強公式是一個統(tǒng)計規(guī)律;3.上式對任意形狀的容器均成立.22.2溫度的微觀解釋一.溫度的統(tǒng)計意義氣體的溫度是分子平均平動動能的量度★注意:1.溫度是大量氣體分子熱運動的集體表現(xiàn),具有統(tǒng)計意義;對個別分子說溫度是無意義的;2.T=0時，平均平動動能的量值為零，氣體分子運動停止錯氣體?固體或液體二.氣體分子的方

5、均根速率vrms統(tǒng)計關(guān)系式三.道爾頓分壓定律設(shè)V內(nèi)各種氣體的分子數(shù)為N1,N2,?溫度相同的幾種不同種類的氣體混合在體積為V的同一容器中例.已知在273K與1.01×103Pa時，某氣體的密度為1.24×10-5g/cm3。求：（1）這氣體分子的方均根速率；（2）這氣體的摩爾質(zhì)量并確定它是什么氣體？解:法一：氦氣或一氧化碳法二：22.3能量均分原理一.自由度非質(zhì)點分子的運動=平動+轉(zhuǎn)動+振動決定物體在空間的位置所需的獨立坐標的數(shù)目1.質(zhì)點(1).空間運動三個獨立坐標(x,y,z)分子熱運動的能量=平動+轉(zhuǎn)動+

6、振動的能量三個自由度(2).平面或曲面運動兩個獨立坐標兩個自由度(3).直線或曲線上運動一個獨立坐標一個自由度2.剛體(1).平動三個獨立坐標(x,y,z)三個自由度任意兩點間的距離一定?只有平動和轉(zhuǎn)動,無振動剛體上某定點(質(zhì)心)的位置(2).轉(zhuǎn)動兩個自由度a.轉(zhuǎn)軸的位置兩個獨立坐標可用其與三個坐標軸的夾角(?,?,?)來確定，但xyz???一個自由度b.轉(zhuǎn)動的角度一個角度來表示剛體有六個自由度(三個平動,三個轉(zhuǎn)動)3.氣體分子(1).單原子氣體分子空間自由運動的質(zhì)點三個自由度(2).雙原子氣體分子a.原子間

7、相互位置保持不變剛性分子質(zhì)心位置三個獨立坐標(三個自由度)連線位置兩個獨立坐標(兩個自由度)五個自由度b.雙原子非剛性氣體分子質(zhì)心位置三個獨立坐標(三個自由度)連線位置兩個獨立坐標(兩個自由度)六個自由度原子間距離在變化(振動)一個振動自由度彈性諧振子(3).三原子或多原子氣體分子a.原子間相互位置保持不變自由剛體六個自由度b.非剛性多原子(n)氣體分子三個平動+三個轉(zhuǎn)動+(3n-6)振動自由度二.能量均分原理理想氣體分子平均平動動能分子在每一個自由度上具有相等的平均平動動能，其大小等于1/2kT根據(jù)統(tǒng)計假說

8、,前面已證明把這個結(jié)論推廣到分子的轉(zhuǎn)動和振動在溫度為T的平衡態(tài)下，物質(zhì)（氣體、液體、固體）分子的每一個自由度都具有相等的平均動能，其大小等于1/2kT設(shè)氣體分子有t個平動自由度r個轉(zhuǎn)動自由度s個振動自由度———能量均分原理▲分子的平均總動能分子熱運動動能的統(tǒng)計規(guī)律▲氣體分子的勢能氣體分子內(nèi)原子間的振動可看作簡諧振動1/2kT平均動能諧振子在一個周期內(nèi)的平均動能和平均勢能相等▲分子的平均總能量氣體分子