大学物理第八章气体动理论详解.ppt

* 宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此有相互作用的分子或原子组成 . 利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成 IBM 字母的照片. 现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大小以及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪,电子显微镜, 扫描隧道显微镜等. 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时, 必须用统计的方法. 8.1 分子运动的基本概念及气体分子的热运动 一 分子的数密度和线度 阿伏伽德罗常数：1 mol 物质所含的分子（或原子）的数目均相同 . 例 常温常压下 例 标准状态下氧分子 直径 分子间距 分子线度 分子数密度（ ）：单位体积内的分子数目. 二　分 子 力 三　分子热运动的无序性及统计规律 热运动：大量实验事实表明分子都在作永不停止的无规运动 . 例 : 常温和常压下的氧分子 当 时，分子力主要表现为斥力；当 时，分子力主要表现为引力. 分子力 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 小球在伽尔顿板中的分布规律 . 8.3 统计规律的特征 统计规律 当小球数 N 足够大时小球的分布具有统计规律. 设 为第 格中的粒子数 . 概率 粒子在第 格中出现的可能性大小 . 归一化条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 粒子总数 1）分子可视为质点； 线度 间距 ; 2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力； 一 理想气体的微观模型 4）分子的运动遵从经典力学的规律 . 3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）； 8.4 理想气体的压强公式 设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有 N 个全同的质量为 m 的气体分子，计算 壁面所受压强 . 二 理想气体压强公式 热平衡的统计规律 （ 平衡态 ） 1）分子按位置的分布是均匀的 大量分子对器壁碰撞的总效果 ： 恒定的、持续的力的作用 . 单个分子对器壁碰撞特性 : 偶然性 、不连续性. 下面运用单个分子遵循力学规律及大量分子遵循的统计规律来得出理想气体的压强公式。 各方向运动概率均等 2）分子各方向运动概率均等 因为：分子运动速度 分子施于器壁的冲量 单个分子单位时间施于器壁的冲量 x方向动量变化 两次碰撞间隔时间 单位时间碰撞次数 单个分子遵循力学规律 单位时间 N 个粒子对器壁总冲量 大量分子总效应 单个分子单位时间施于器壁的冲量 器壁 所受平均冲力 气体压强 统计规律 器壁 所受平均冲力 分子平均平动动能 理想气体的压强公式： 压强的物理意义 宏观可测量量 微观量的统计平均值 玻尔兹曼常数 理想气体压强公式 理想气体状态方程 温度公式 8.6 温度的微观本质 温度 T 的物理意义 3）在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均相等。 1） 温度是分子平均平动动能的量度 （反映热运动的剧烈程度）. 2）温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义. 宏观可测量量 微观量的统计平均值 分子平均平动动能 （A）温度相同、压强相同。 （B）温度、压强都不同。 （C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强. （D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强. 解 一瓶氦