气体分子热运动速率和能量的统计分布规律.ppt
气体分子热运动速率和能量的
统计分布规律
2.1气体分子的速率分布律
1.速度分布率和速率分布率有何区别?
2.速率分布函数的意义是什么?
3.什么是最概然速率?
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一、统计规律
1.统计规律的概念
(1).伽尔顿板实验
(2).统计规律
在一定条件下,大量偶然事件存在一种
必然的规律性,这种规律性称为统计规律。
(3).统计规律的特点
A.统计规律只能通过大量偶然事件的整体效果体现出来,对
少数事件不适用。
B.统计规律与系统所处的宏观条件有关。
C.统计规律总是伴有“涨落”。
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2.统计规律的数学描述
(1).概率:大量偶然事件中,出现某一结果的可能性
NA
PAlim
NN
所有结果的概率和等于1,即概率满足归一化条件。
Pi10Pi1
i
(2).物理量的统计平均值
W1N1W2N2WnNn
WlimW1P1W2P2WnPn
NN
一般说来,某次测量值与统计平均值之间存在的偏离,
这种偏离就是涨落。
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气体分子热运动的一个重要特征是分子间存在
频繁的碰撞,分子在各时刻分子速度的大小和方向
完全是偶然的,无规律的。
然而在平衡态下,就大量分子而言,分子的速
率分布却遵循一个确定的统计规律。即1859年提出
的麦克斯韦速率分布定律。
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二、气体分子的速率分布律
1.速率分布函数
条件:理想气体,平衡态(热动平衡)
宏观:n,P,T有确定值
微观:各分子不停运动且频繁碰撞,
v不断变化,无规运动
对大量分子整体而言,气体分子按速率分布具有确
定规律。
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设有一定量的气体,分子总数为N,在~+d区间内
的分子数为dN,dN/N就是该区间内的分子数占总分子数的
百分比,也是分子速率出现在~+d区间内的概率。与
的函数有关,且跟d成正比。
1)当气体处在温度为T的平衡态时:
dN
f(υ)dυ
N
dN
其中f(v)表示在速率v附近单位速率间隔
Ndv内的分子数占总分子数的比率。
mυ2
m
f(υ)4π()3/2e2kTυ2——称为麦克斯韦
2πkT速率分布函数
式中:m是气体分子的质量,k是玻耳兹曼常数。
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2)在1~2区间内的分子数占总分子数的比率。
N2dN2
f()d
N1N1
f()
o