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1、氣體動理論大學物理電子教案熱學研究物質各種熱現(xiàn)象的性質和變化規(guī)律的科學熱力學系統(tǒng)：大量的微觀粒子組成的宏觀物體。主要由固體、液體和氣體組成。系統(tǒng)之外的物體稱為外界。孤立系統(tǒng)：與外界完全隔絕，無質量和能量的交換封閉系統(tǒng)：與外界有能量交換，但無質量交換開放系統(tǒng)：與外界既有質量交換，也有能量交換平衡狀態(tài)：系統(tǒng)的宏觀性質不隨時間變化，且系統(tǒng)內部也不存在質量和能量的任何宏觀流動，整個系統(tǒng)達到同一溫度。達到平衡態(tài)時，雖然系統(tǒng)的宏觀性質不隨時間變化，但是，在微觀上。組成系統(tǒng)的大量分子仍然在作無規(guī)則的熱運動，只不過是大量分子熱運動的集體效果沒有變化。在宏觀上就表現(xiàn)為系統(tǒng)達到了平衡，因此
2、，這是一個動態(tài)的平衡。對于孤立系統(tǒng)而言，無論初始狀態(tài)如何，經(jīng)過足夠長的時間，最后總能達到溫度、壓強和密度等物理量不隨時間變化且處處相同的平衡態(tài)。實際上，不存在絕對的孤立系統(tǒng)，也沒有宏觀性質完全不變的系統(tǒng)，因此，平衡態(tài)是一個理想狀態(tài)。系統(tǒng)受到外界影響時，狀態(tài)就會發(fā)生變化，從某一狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的變化過程，稱為熱力學過程。狀態(tài)參量宏觀量：描述系統(tǒng)宏觀屬性的物理量。溫度、壓強、體積、熱容等。一組確定的宏觀量對應著一個系統(tǒng)的狀態(tài)。微觀量：描述單個粒子運動狀態(tài)的物理量。如粒子的質量、位移、速度、加速度、動量和能量等。微觀量往往不可直接測量。熱力學：通過實驗方法確定熱力學系統(tǒng)的
3、宏觀物理量之間的關系。統(tǒng)計物理：通過對微觀物理量進行統(tǒng)計分析，建立起微觀量與宏觀量之間等關系，進而通過微觀物理量變化來分析宏觀物理量的變化。熱力學——宏觀描述(1)具有可靠性；(2)知其然而不知其所以然；(3)應用宏觀參量.特點統(tǒng)計物理——微觀描述(1)揭示宏觀現(xiàn)象的本質；(2)有局限性，與實際有偏差，不可任意推廣.特點理想氣體理想氣體狀態(tài)方程:理想氣體平衡態(tài)宏觀參量間的函數(shù)關系.理想氣體宏觀定義:遵守三個實驗定律的氣體.摩爾氣體常量1）分子可視為質點；線度間距;2）除碰撞瞬間,分子間無相互作用力；理想氣體分子的微觀模型4）分子的運動遵從經(jīng)典力學的規(guī)律.3）彈性質點（碰
4、撞均為完全彈性碰撞）；理想氣體分子好像是一個個沒有大小并且除碰撞瞬間外沒有相互作用的彈性球。在大量分子組成的系統(tǒng)中，雖然每個分子的運動都遵從力學規(guī)律，但是，由于分子之間的頻繁碰撞，使得單個分子的運動變得復雜和難以預料，即個別分子所發(fā)生的運動都帶有偶然性。而大量分子的集體則往往呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，這種規(guī)律是統(tǒng)計規(guī)律，具有統(tǒng)計平均的意義。設邊長分別為x、y及z的長方體中有N個全同的質量為m的氣體分子，計算壁面所受壓強.二理想氣體的壓強公式大量分子對器壁碰撞的總效果：恒定的、持續(xù)的力的作用.單個分子對器壁碰撞特性:偶然性、不連續(xù)性.分子施于器壁的沖量單個分子單位時間施于器壁的
5、沖量x方向動量變化兩次碰撞間隔時間單位時間碰撞次數(shù)單個分子遵循力學規(guī)律單位時間N個粒子對器壁總沖量大量分子總效應單個分子單位時間施于器壁的沖量器壁所受平均沖力氣體壓強器壁所受平均沖力統(tǒng)計規(guī)律分子平均平動動能統(tǒng)計關系式壓強的物理意義宏觀可測量量微觀量的統(tǒng)計平均值壓強是大量分子對時間、對面積的統(tǒng)計平均結果.問為何在推導氣體壓強公式時不考慮分子間的碰撞？分子平均平動動能玻爾茲曼常數(shù)宏觀可測量量理想氣體壓強公式理想氣體狀態(tài)方程微觀量的統(tǒng)計平均值分子平均平動動能溫度T的物理意義3）在同一溫度下，各種氣體分子平均平動動能均相等。熱運動與宏觀運動的區(qū)別：溫度所反映的是分子的無規(guī)則運動
6、，它和物體的整體運動無關，物體的整體運動是其中所有分子的一種有規(guī)則運動的表現(xiàn).1）溫度是分子平均平動動能的量度（反映熱運動的劇烈程度）.注意2）溫度是大量分子的集體表現(xiàn)，個別分子無意義.方均根速率（A）溫度相同、壓強相同。（B）溫度、壓強都不同。（C）溫度相同，但氦氣的壓強大于氮氣的壓強.（D）溫度相同，但氦氣的壓強小于氮氣的壓強.解一瓶氦氣和一瓶氮氣密度相同，分子平均平動動能相同，而且它們都處于平衡狀態(tài)，則它們討論例理想氣體體積為V，壓強為p，溫度為T,一個分子的質量為m，k為玻爾茲曼常量，R為摩爾氣體常量，則該理想氣體的分子數(shù)為：（A）（B）（C）（D）解例、在一密
7、閉容器中儲存有A、B、C三種理想氣體，處于平衡狀態(tài)，A種氣體的分子數(shù)密度為n1，它產(chǎn)生的壓強為P1，B種氣體的分子數(shù)密度為2n1，C種氣體的分子數(shù)密度為3n1，則混合氣體的壓強P為：【】（A）3P1；（B）4P1；（C）5P1；（D）6P1.例、容積為1m3的容器內裝有N1=1.0?1025個氫氣分子和N2=4.0?1025個氧氣分子組成的混合理想氣體，其溫度為400K，求：（1）氣體分子的平動動能的總和；（2）混合氣體的壓強。一、自由度（討論剛性分子）確定一個分子的空間位置所需要的最少獨立坐標數(shù)。能量按自由度均分定理理想氣體的內能HHO
