第1章氣體分子動(dòng)理論ppt課件.ppt

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1、新學(xué)期新起點(diǎn)希望大家取得好成績1機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波波動(dòng)光學(xué)量子物理基礎(chǔ)熱學(xué)本學(xué)期大學(xué)物理的主要內(nèi)容：上冊(cè)下冊(cè)2熱學(xué)3目錄概述第1章氣體分子動(dòng)理論第2章熱力學(xué)基礎(chǔ)4一、熱學(xué)的研究對(duì)象和內(nèi)容▲對(duì)象：宏觀物體（大量分子原子系統(tǒng)）或物體系—熱力學(xué)系統(tǒng)。外界系統(tǒng)外界▲內(nèi)容：與熱現(xiàn)象有關(guān)的性質(zhì)和規(guī)律。概述5二、描述方法1.宏觀描述------從整體上描述系統(tǒng)的狀態(tài)和屬性。宏觀量：一般可以直接測(cè)量。如P、V、T等2.微觀描述------描述系統(tǒng)內(nèi)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。微觀量：一般不能直接測(cè)量。如分子的質(zhì)量m、速度v

2、等宏觀量是相應(yīng)的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值61.熱力學(xué)—宏觀理論從宏觀的實(shí)驗(yàn)規(guī)律出發(fā)?系統(tǒng)的各種宏觀性質(zhì)之間的聯(lián)系優(yōu)點(diǎn)：可靠、普遍。缺點(diǎn)：未揭示微觀本質(zhì)2.統(tǒng)計(jì)物理—微觀理論（初級(jí)理論為氣體動(dòng)理論)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)+統(tǒng)計(jì)方法優(yōu)點(diǎn):揭示熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)缺點(diǎn):受模型局限,普遍性較差普通物理的任務(wù):熱現(xiàn)象的基礎(chǔ)知識(shí)三、研究熱現(xiàn)象的兩大分支宏觀法與微觀法相輔相成7氣體動(dòng)理論：微觀理論，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法建立宏觀量與相應(yīng)微觀量平均值之間的關(guān)系熱力學(xué)：宏觀理論，從能量觀點(diǎn)出發(fā)，研究熱現(xiàn)象的宏觀規(guī)律8第1章氣體動(dòng)理論9§1-1

3、分子熱運(yùn)動(dòng)與統(tǒng)計(jì)規(guī)律分子的觀點(diǎn)：宏觀物質(zhì)由大量不連續(xù)的微觀粒子(分子或原子)組成分子運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)：分子都在不停地作無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)一.氣體動(dòng)理論基本觀點(diǎn)分子力的觀點(diǎn)：分子之間有相互作用力----引力和斥力10斥力引力合力ro：平衡距離~10-10md：分子有效直徑----此時(shí)分子速率減為零----此時(shí)合力為零時(shí)分子力可忽略11二.氣體分子的特點(diǎn)小：每個(gè)分子的直徑約為10-10m多：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下每摩爾氣體約有6?1023個(gè)分子快：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平均速率約為每秒幾百米亂：雜亂無章、瞬息萬變的運(yùn)動(dòng)12三.統(tǒng)計(jì)規(guī)律

4、伽爾頓板實(shí)驗(yàn)小釘?shù)葘挭M槽小球落在哪個(gè)槽是偶然事件大量小球一個(gè)一個(gè)投入或一次投入，分布情況大致相同13說明：某次測(cè)量值與統(tǒng)計(jì)平均值之間總有偏離----漲落(起伏)現(xiàn)象構(gòu)成整體偶然事件數(shù)量越大，漲落現(xiàn)象就越不明顯在一定的條件下，大量的偶然事件存在著一種必然規(guī)律性----統(tǒng)計(jì)規(guī)律1.概率概率:在一定條件下，某偶然事件出現(xiàn)的可能性的大小14簡寫為設(shè)N為實(shí)驗(yàn)總次數(shù)，NA為事件A出現(xiàn)的次數(shù)，則對(duì)n件事件：----歸一化條件任一事件的幾率滿足152.統(tǒng)計(jì)平均值測(cè)量物理量M:M1、M2、?Mn出現(xiàn)次數(shù)分別為N1、

5、N2、?NnM的算術(shù)平均值為----統(tǒng)計(jì)平均值N足夠大：平均值真實(shí)值16一.平衡態(tài)和平衡過程§1-2理想氣體狀態(tài)方程平衡態(tài)：當(dāng)不受外界影響時(shí)，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間改變的狀態(tài)絕熱器壁當(dāng)兩系統(tǒng)都與第三系統(tǒng)熱平衡，則兩系統(tǒng)也平衡----熱力學(xué)第零定律------平衡態(tài)是理想狀態(tài)17平衡過程：過程中每一中間狀態(tài)都可近似看作為平衡態(tài)的過程非常緩慢地壓縮b平衡過程在pV圖上用一條曲線表示討論：a平衡過程的每一中間狀態(tài)可用狀態(tài)量p、V、T描述c.動(dòng)態(tài)平衡處在平衡態(tài)的系統(tǒng)內(nèi)的大量分子仍在作熱運(yùn)動(dòng)，每個(gè)分子的速度

6、經(jīng)常在變，但是系統(tǒng)的宏觀量不隨時(shí)間改變181.溫度與溫標(biāo)處于熱平衡的物體應(yīng)具有由一個(gè)共同的物理量所決定的宏觀性質(zhì)——溫度溫標(biāo)——溫度的數(shù)值表示法華氏溫標(biāo):1714年荷蘭華倫海特,以水結(jié)冰的溫度為32oF,水沸騰的溫度為212oF攝氏溫標(biāo):1742年瑞典天文學(xué)家攝爾修斯以冰的熔點(diǎn)定為0℃,水的沸點(diǎn)定為100℃熱力學(xué)溫標(biāo):與工作物質(zhì)無關(guān)的溫標(biāo),英國的開爾文建立,單位（K）,也稱開氏溫標(biāo)二.理想氣體的狀態(tài)方程T=t+273.1519理想氣體的p，V，T滿足標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：2.理想氣體狀態(tài)方程20----理想氣

7、體狀態(tài)方程其中----普適氣體常數(shù)對(duì)Mkg的理想氣體21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(shí)就要重新充氣。設(shè)某實(shí)驗(yàn)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m322可用天數(shù)23例2設(shè)空氣中含有23.6%氧和76.4%氮,求在壓強(qiáng)p=105Pa和溫度T=17oC時(shí)空氣的密度解：設(shè)空氣中氧和氮的質(zhì)量分別為m1、m2，摩爾質(zhì)量分別為?1、?2

8、由道爾頓分壓定理空氣壓強(qiáng)2425一、理想氣體微觀模型的基本假設(shè)1.關(guān)于每個(gè)分子性質(zhì)的假設(shè)（1）分子當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)，不占體積；（因?yàn)榉肿拥木€度<<分子間的平均距離）（2）分子之間除碰撞的瞬間外，無相互作用力。（忽略重力）（3）服從牛頓力學(xué)規(guī)律（4）彈性碰撞（動(dòng)能不變）理想氣體分子是遵守牛頓力學(xué)規(guī)律的自由運(yùn)動(dòng)的彈性質(zhì)點(diǎn)§1-3氣體動(dòng)理論的壓強(qiáng)公式262、關(guān)于分子集體的統(tǒng)計(jì)性假設(shè)：VNdVdNn==dV----體積元（宏觀小，微觀大）（3）平衡態(tài)時(shí)分子的速度按方向的分布是各向均勻的（1）分子的