大學(xué)物理熱學(xué)(PPT課件)

1、大學(xué)物理（熱學(xué)）大學(xué)物理（熱學(xué)） 1)Maxwell-Boltzmann Distribution2)Phase transition2006-11-06Maxwell-BoltzmannMaxwell-Boltzmann分布率分布率 的碰撞數(shù)等于反過(guò)的碰撞數(shù)等于反過(guò)來(lái)的逆過(guò)程的碰撞數(shù)時(shí)才能發(fā)生來(lái)的逆過(guò)程的碰撞數(shù)時(shí)才能發(fā)生. .現(xiàn)在他考慮的是兩個(gè)粒子碰撞的速度現(xiàn)在他考慮的是兩個(gè)粒子碰撞的速度，而不而不是一個(gè)粒子的不同速度分量是一個(gè)粒子的不同速度分量，存在統(tǒng)計(jì)的獨(dú)存在統(tǒng)計(jì)的獨(dú)立性立性. .1866年年，Maxwell承認(rèn)他承認(rèn)他1860年的推導(dǎo)年的推導(dǎo)“may appear precarious

2、” . .)()(),(2121vvvvffF接著，他指出平衡態(tài)的達(dá)到接著，他指出平衡態(tài)的達(dá)到，只有在初始態(tài)只有在初始態(tài)),(21vv),(21vv碰到末態(tài)碰到末態(tài)這樣這樣他又給出了另一個(gè)推導(dǎo)他又給出了另一個(gè)推導(dǎo). .這就意味著這就意味著),(),(2121vvvv FF即即)()()()(2121vvvvffff同時(shí)同時(shí)22221122221121212121vvvvmmmm類似于前面的推導(dǎo)類似于前面的推導(dǎo)，他得到他得到 這時(shí)能這時(shí)能量守恒的條件應(yīng)該是量守恒的條件應(yīng)該是1868年，年，Boltzmann將這種考慮推廣到存在將這種考慮推廣到存在外力的情況外力的情況，)exp()(22233vv

3、Nf其中其中mTkB222221211222121121)(2121)(21vvvvmxVmmxVm即在勢(shì)函數(shù)即在勢(shì)函數(shù)V(x)的情況的情況.然后然后Boltzmann采用采用Maxwell的推導(dǎo)方式的推導(dǎo)方式，得得到到)(21exp)(2xVhcfmvv其中其中TkhB1這就是著名的這就是著名的Maxwell-Boltzmann分布率分布率. .Temperature Dependence Temperature Dependence of Chemical Reactionsof Chemical ReactionsPhase TransitionPV=NkBTP low, T highE

4、vaporationIn a LiquidSaturated Vapor Pressure1)Evaporation2) CondensationBoilingBoiling: PSVP=PExternalHumidity%100Re22OHofSVPOHofPPartialHumiditylativePartial PressureHumidityFor: 30oC, PP of water in the air 21.0 torr, then%66%1008 .310 .21torrtorrRHSupersaturationFor: 30oC, PP of water in the air

5、 21.0 torr, if T falls to 20oC (SVP=17.5 torr), then RH would exceed 100%, What would happen ?Dew or Fog or Rain might appear !Dew point as a measure of RH.Van der Waals Equation of StateVan der Waals in 1873:1) Finite size of molecules 2) Attractive forces between moleculesWhat would happen ?14.1 V

6、an der Waals equationnRTnbVVnap2 The Nobel Prize in Physics 1910for his work on the equation of state for gases and liquidsJohannes Diderik Van der Waals (1837-1923) (1873)Van der Waals: 126 000 items11211VnbVnpanRTpVVirial expansionVnRTabnRT 1Critical pointVan der Waals isotherms0 , 022TTVpVp , ,CCCTVp2 VnanbVnRTpTVVp81332Dimensionless version:where,Cppp tilde1. non-physical part (p 0)2