第二章-气体分子运动理论的基本概念课件.ppt
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- 第二 气体 分子 运动 理论 基本概念 课件
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1、 主要内容:主要内容:2.1 物质的微观模型物质的微观模型 2.2 理想气体的压强理想气体的压强 2.3 温度的微观解释温度的微观解释 2.4 分子力分子力 2.5 范德瓦尔斯气体的压强范德瓦尔斯气体的压强 第二章 气体分子动理论的基本概念2.1 物质的微观模型物质的微观模型一、宏观物体是由大量微粒分子(或原子)组成的一、宏观物体是由大量微粒分子(或原子)组成的 利用扫描隧道显微镜技术把一个利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成个原子排列成 IBM 字母的照片字母的照片.2.1 物质的微观模型物质的微观模型 二、微观粒子做二、微观粒子做永不停息的永不停息的无规则热运动无规则热运动,运动剧运动
2、剧烈程度与温度有关。烈程度与温度有关。一、宏观物体是由大量微粒分子(或原子)组成的2.1 物质的微观模型物质的微观模型2.1 物质的微观模型物质的微观模型 二、微观粒子做永不停息的无规则热运动,运动剧烈程度与温度有关。一、宏观物体是由大量微粒分子(或原子)组成的 三、分子间有相互作用力。三、分子间有相互作用力。rfo力力分分子子斥斥力力引引力力1.吸引力和排斥力吸引力和排斥力 很多物质的分子引力作用半径约为分子很多物质的分子引力作用半径约为分子直径的两倍左右,超过这一距离,分子间直径的两倍左右,超过这一距离,分子间相互作用力已很少。相互作用力已很少。排斥力作用半径就是两分子刚好排斥力作用半径就
3、是两分子刚好“接触接触”时两质心间的距离时两质心间的距离。2.分子力分子力 分子力是一种电磁相互作用力,故它是一种保守力,它应该有势能,分子力是一种电磁相互作用力,故它是一种保守力,它应该有势能,称为分子作用力势能。称为分子作用力势能。2.2 理想气体的压强理想气体的压强问题:问题:每个分子的力学性质的假设每个分子的力学性质的假设 关于分子集体的统计性假设关于分子集体的统计性假设 宏观小,微观大的理解宏观小,微观大的理解 理想气体压强公式的推导理想气体压强公式的推导2.2 理想气体压强理想气体压强四条力学假设四条力学假设:分子线度远小于分子间距,忽忽略分子本身体积略分子本身体积;分子在两次碰撞
4、之间作自由的匀速直线运动分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动 分子间和分子与器壁间只有碰碰撞瞬间的相互作用撞瞬间的相互作用;不停运动分子之间及分子与器壁间频繁发生完全弹性的碰撞完全弹性的碰撞,动能不因碰撞而损失;分子的运动为经典力学运动经典力学运动。2.2 理想气体压强理想气体压强dNNndVV0 xyzvvv2220 xyzvvv分子无规运动的集体统计性三条假设:分子无规运动的集体统计性三条假设:1.每个分子运动速度各不相同,且通过碰撞不断发生变化;2.平衡态时,若忽略重力作用,分子按位置的分布是均匀的:3.平衡态时,分子的速度(相对于质心系)按方向的分布是均匀的,有:2.2 理想气体压强
5、理想气体压强 一、理想气体模型理想气体模型1.分子可以看作是质点;分子可以看作是质点;2.分子所受的重力和分子力忽略;分子所受的重力和分子力忽略;3.分子的碰撞是弹性碰撞分子的碰撞是弹性碰撞;4.大量分子服从统计规律。大量分子服从统计规律。分子密度相等;分子密度相等;沿空间各个方向运动的分子数相等;沿空间各个方向运动的分子数相等;分子速度在各个方向上分量得各种统计平均值相等。分子速度在各个方向上分量得各种统计平均值相等。理想气体分子像一个个很小的彼此间无相理想气体分子像一个个很小的彼此间无相互作用的遵守经典力学规律的弹性质点。互作用的遵守经典力学规律的弹性质点。2.2 理想气体压强理想气体压强
6、二、二、理想气体压强公式的推导理想气体压强公式的推导前提:前提:平衡态,平衡态,忽略重力,忽略重力,分子看成质点分子看成质点设:设:同种气体,分子质量为同种气体,分子质量为m,N总分子数,总分子数,V体积,体积,VNn 分子数密度(足够大),分子数密度(足够大),in的分子数密度,的分子数密度,速度为速度为iviinn 2.2 理想气体压强理想气体压强二、二、理想气体压强公式的推导理想气体压强公式的推导取器壁上小面元取器壁上小面元dA(分子截面面积)分子截面面积)iv小小柱柱体体dAvixdtx器器壁壁=2 ni mvix2 dt dAdIi=(2mvix)(nivixdtdA)ivdt内所有
7、内所有 分子对分子对dA冲量:冲量:第第2步:步:一个分子对一个分子对dA量:量:2mvix第第1步:步:第第3步:步:dt内所有分子对内所有分子对dA冲量:冲量:iixiAtmndd2v推导:推导:)0(d21dd vixiiiIII可取任意值)和(iziyvv2.2 理想气体压强理想气体压强二、二、理想气体压强公式的推导理想气体压强公式的推导理想气体压强公式理想气体压强公式第第4步:步:2dddddixiimnAtIAFpv iixvnm2i2xvnm231vnm 分子分子平均平动平均平动动能动能2k12mvk32np 2.2 理想气体压强理想气体压强二、二、理想气体压强公式的推导理想气体
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