大学物理（张洁）第9章 气体动理论 2.ppt

作业： 9-T1~T4 * 成绩计算方法： 1，期末考试70%。 2，平时成绩30%=作业、到课、改作业等20%+网考10%。 第2节 理想气体状态方程与微观模型 三,理想气体微观模型 系统由大量分子组成，分子位置、速度等物理量无法准确给出。 为研究热力学系统，对分子的运动作些假设，用统计学和力学加以研究，得到一些数学结论，然后看这些数学规律是否与实验吻合。 第2节 理想气体状态方程与微观模型 分 子 运 动 速 度： 100~1000m/s; 分子自由运动距离： ~ 10-7m; 分子自由飞行时间： ~ 10-10s， 即1s内碰撞~ 1010次； 这些数据还只是近似的。 气体内分子的运动极其纷乱，这种纷乱的运动是无规则的运动。 三,理想气体微观模型 看下面的实验： “倒小球”实验…… 【结论】 大量粒子的行为呈现出一种规律性——统计规律 偶然 无规律 必然性 有规性 单个小球 大量小球 统计规律 第2节 理想气体状态方程与微观模型 三,理想气体微观模型 第2节 理想气体状态方程与微观模型 1，不计分子大小； 2，分子与分子之间、分子与容器壁之间除碰撞没有其它作用； 3，不计重力； 4，上述碰撞为弹性碰撞。 对理想气体分子的运动作下列力学假设： 对热力学系统，人们猜想: 群体分子：必然的、有规律的。 个体分子：偶然的、无规律的; 前面的规律性是对小球来说的。 三,理想气体微观模型 第2节 理想气体状态方程与微观模型 在上述假设基础上，还可对平衡态理想气体作下列统计假设： 部分的与整体的一样——均匀 三,理想气体微观模型 1，分子均匀分布， 第2节 理想气体状态方程与微观模型 在上述假设基础上，还可对平衡态理想气体作下列统计假设： 1，分子均匀分布， 2，分子在各个方向运动的概率相同， x-方向速度为vix的分子数密度 x-方向速度为vix的分子数 三,理想气体微观模型 第2节 理想气体状态方程与微观模型 气体分子在任何方向不占优势，各向数目相等， ？ 三,理想气体微观模型 在上述假设基础上，还可对平衡态理想气体作下列统计假设： 1，分子均匀分布， 2，分子在各个方向运动的机会相同， 设 V 中有N个气体分子， 将分子分成若干组，组内分子的速度大小方向都相同，第i组的分 子密度为ni , 总分子密度为 第 i 组分子速度为 = vix 各分子速度大小，方向不相同；平衡下分子与壁都要碰撞，各个面所受压强相等。 viy viz 单位体积有 n = N/V 个分子, 分子质量为 m。 第3节 理想气体的压强和温度 一, 压强 垂直x-轴处任取面积元dA, 计算dA上的压强。 光滑器壁 1o 速度为vi的单个分子在一次碰撞中对器壁的作用 碰撞前 vi ?(vix viy viz) 碰撞后 vi?(-vix viy viz) 碰撞前后动量改变 分子施于dA的冲量 ?Pi = -2mvix ?Ii = 2mvix 2o dt 时间内具有vi 的分子施于dA 的冲量 取vidt 为斜高、dA为底的斜柱体, 体积为 分子数为nivixdtdA, vixdtdA, dt 内施于dA 的冲量 dIi= 2mvixnivixdtdA = 2mnivix2dtdA, 所有分子施于dA的冲量 vidt 第3节 理想气体的压强和温度 vixdt x dA 一, 压强 速度以平方形式出现，所以分不出正反方向 垂直x-轴处任取面积元dA, 计算dA上的压强。 光滑器壁 3o 气体对器壁的压强 所有分子施于dA的冲量 vidt 第3节 理想气体的压强和温度 vixdt x dA 按概率分布vix0, vix0 的分子数 各占一半, 一, 压强 垂直x-轴处任取面积元dA, 计算dA上的压强。 光滑器壁 3o 气体对器壁的压强 vidt 第3节 理想气体的压强和温度 vixdt x dA 按概率分布vix0, vix0 的分子数 各占一半, 根据冲量定理: dI =Fdt , dA受到压强 n n 容器中气体总体的分子数密度 一, 压强 垂直x-轴处任取面积元dA, 计算dA上的压强。 光滑器壁 vidt 第3节 理想气体的压强和温度 vixdt x dA