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气体分子热运动速率和能量的统计分布规律.ppt

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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

PAlim

NN

所有结果的概率和等于1,即概率满足归一化条件。

Pi10Pi1

i

(2).物理量的统计平均值

W1N1W2N2WnNn

WlimW1P1W2P2WnPn

NN

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

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