第1章气体分子动理论课件.ppt
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- 气体 分子 理论 课件
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1、1一、热学的研究对象和内容一、热学的研究对象和内容 对象:对象: 宏观物体(大量分子、原子系统)宏观物体(大量分子、原子系统)或物体系或物体系 热力学系统热力学系统 。外界外界系统系统外界外界 内容:内容:与与热现象热现象有关的性质和规律。有关的性质和规律。关微观上说是与热运动有有关宏观上说是与温度热现象 T概概 述述2二、描述方法二、描述方法1. 宏观描述宏观描述 - 从整体上描述系统的状态和属性。从整体上描述系统的状态和属性。 宏观量宏观量:一般可以直接测量。如一般可以直接测量。如 P、V、T 等等 2. 微观描述微观描述 -描述系统内微观粒子的运动状态。描述系统内微观粒子的运动状态。 微
2、观量:微观量: 一般不能直接测量。如分子的质量一般不能直接测量。如分子的质量 m、速度、速度 v 等等 宏观量是相应的微观量的统计平均值宏观量是相应的微观量的统计平均值 31. 热力学热力学宏观理论宏观理论从宏观的实验规律出发从宏观的实验规律出发 系统的各种宏观性系统的各种宏观性质之间的联系质之间的联系优点优点:可靠、普遍。:可靠、普遍。 缺点缺点:未揭示微观本质:未揭示微观本质2. 统计物理统计物理微观理论微观理论(初级理论为气体动理论(初级理论为气体动理论)物质的微观结构物质的微观结构 + 统计方法统计方法优点优点:揭示热现象的微观本质揭示热现象的微观本质缺点缺点:受模型局限受模型局限,普
3、遍性较差普遍性较差普通物理的任务普通物理的任务: 热现象的基础知识热现象的基础知识三、研究热现象的两大分支三、研究热现象的两大分支 宏观法与微观法相辅相成宏观法与微观法相辅相成45气体动理论67d0rfr mr91089小钉小钉等宽等宽狭槽狭槽1011NNWANA lim简写为简写为NNWAANNWii1-归一化条件归一化条件10iWNNi12nnnNNNNMNMNMM212211iiiNNMNNMNMNMMnnN2211limnnWMWMWM2211iiWM131T1p2T2p绝热器壁绝热器壁pTpT- 平衡态是理想状态平衡态是理想状态14pVab),(cccTVpcc. 动态平衡动态平衡
4、处在平衡态的系统内的大量分子仍在处在平衡态的系统内的大量分子仍在作热运动,每个分子的速度经常在变,作热运动,每个分子的速度经常在变,但是系统的宏观量不随时间改变但是系统的宏观量不随时间改变151.温度与温标温度与温标处于热平衡的物体应具有由一个共同的物理量所处于热平衡的物体应具有由一个共同的物理量所决定的宏观性质决定的宏观性质温度温度温标温标温度的数值表示法温度的数值表示法华氏温标华氏温标: 1714年荷兰华伦海特年荷兰华伦海特,以水结冰的温以水结冰的温度为度为32oF,水沸腾的温度为水沸腾的温度为212oF摄氏温标摄氏温标: 1742年瑞典天文学家摄尔修斯以冰的年瑞典天文学家摄尔修斯以冰的熔
5、点定为熔点定为0,水的沸点定为水的沸点定为100热力学温标热力学温标: 与工作物质无关的温标与工作物质无关的温标,英国的开英国的开尔文建立尔文建立, 单位(单位(K),也称开氏温标也称开氏温标T = t + 273.1516CTpV标准状态:标准状态:/molm104 .2233, 0molVKT15.2730)(N/mPa10013. 1250patm1C0017000TVpTpVmolmolVMMTp, 0000, 00TVpRmolRMMTpVmol-理想气体理想气体状态方程状态方程RMMmolKJ/mol31. 818RTVpMmmol11RTVpMmmol2219RTVpMmmol3
6、33321mmmN3321)(VpVpp 2 . 010013. 1102 . 3)10103 . 1 (5267)(19天20VRTmVRTmp221121pppVmm2121mmV2122121211RTmmmRTmmmp21%4 .76%6 .23RTRT21%4 .76%6 .23RTRTp335102829031. 8%4 .76103229031. 8%6 .23103mkg20. 122一、一、理想气体微观模型的基本假设理想气体微观模型的基本假设 1. 关于每个分子性质的假设关于每个分子性质的假设(1)分子当作质点,不占体积;)分子当作质点,不占体积; (因为分子的线度(因为分子
7、的线度分子间的平均距离)分子间的平均距离)(2)分子之间除碰撞的瞬间外,无相互作用力。)分子之间除碰撞的瞬间外,无相互作用力。 (忽略重力)(忽略重力)(3)服从牛顿力学规律)服从牛顿力学规律(4)弹性碰撞)弹性碰撞(动能不变)(动能不变) 理想气体分子是遵守牛顿力学规律的自由运动理想气体分子是遵守牛顿力学规律的自由运动的弹性质点的弹性质点 232、关于分子集体的统计性假设:、关于分子集体的统计性假设:VNdVdNn dV-体积元(宏观小,微观大)体积元(宏观小,微观大)(3 3)平衡态时分子的速度按方向的分布是)平衡态时分子的速度按方向的分布是 各向均匀的各向均匀的(1)分子的速度各不相同,
8、而且通过碰撞不断变化)分子的速度各不相同,而且通过碰撞不断变化(2)平衡态时)平衡态时分子按位置的分布是均匀的,分子按位置的分布是均匀的, 即分子数密度到处一样,不受重力影响;即分子数密度到处一样,不受重力影响;24iiNiiNxyz0zyx222zyxiiiiixxNN结果结果:iiiiixxNN22(3 3)平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的)平衡态时分子的速度按方向的分布是各向均匀的25zyx222zyxz y x iziyixi2222iziyixi2222zyx222231zyx0261l2l3l1A2Aixmv2一秒内一个分子的一秒内一个分子的多次碰撞给予多次碰撞给予 A1
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