大學(xué)物理華科版-第9章ppt課件

1、大學(xué)物理大學(xué)物理主講教師：張慶斌主講教師：張慶斌大學(xué)物理課程內(nèi)容：大學(xué)物理課程內(nèi)容：第五篇第五篇 動(dòng)搖光學(xué)動(dòng)搖光學(xué)第四篇第四篇 振動(dòng)與動(dòng)搖振動(dòng)與動(dòng)搖第六篇第六篇 量子物理量子物理第第11章章 第第12章章-第第13章章第第14章章-第第17章章第一篇第一篇 力學(xué)力學(xué)第三篇第三篇 熱學(xué)熱學(xué)第二篇第二篇 電磁學(xué)電磁學(xué)第第1章章 - 第第5章章第第9章章 - 第第10章章第第6章章 - 第第8章章上冊(cè)上冊(cè)下冊(cè)下冊(cè)答疑時(shí)間、地點(diǎn)：答疑時(shí)間、地點(diǎn)：?jiǎn)沃芤?、雙周二單周一、雙周二交接作業(yè)時(shí)間：交接作業(yè)時(shí)間： 每周二每周二單周三、雙周四單周三、雙周四 晚晚7:30 -

2、9:30東九樓東九樓A210西五樓西五樓116作業(yè)缺交作業(yè)缺交 及以上的綜合成果記為及以上的綜合成果記為0分！分！13學(xué)校規(guī)定：學(xué)校規(guī)定：仔細(xì)獨(dú)立完成作業(yè)！仔細(xì)獨(dú)立完成作業(yè)！ 第三篇 我國(guó)古代，燧人氏鉆木取火以化腥臊，我國(guó)古代，燧人氏鉆木取火以化腥臊，奉為千古圣皇；奉為千古圣皇；熱熱 學(xué)學(xué) 在古代，在古代，“火與火與“熱幾乎是同義詞，熱熱幾乎是同義詞，熱學(xué)那么來(lái)源于人類對(duì)于熱和冷景象本質(zhì)的追求。學(xué)那么來(lái)源于人類對(duì)于熱和冷景象本質(zhì)的追求。 古希臘，普羅米修斯盜天火開罪于主神古希臘，普羅米修斯盜天火開罪于主神而澤慧天下，奉為世間英雄。而澤慧天下，奉為世間英雄。 “熱是人類最早發(fā)現(xiàn)的一種自然力，熱是

3、人類最早發(fā)現(xiàn)的一種自然力，是地球一切生命的源泉。是地球一切生命的源泉。 恩格斯恩格斯什么是熱？什么是熱？“五行說(shuō)五行說(shuō)我國(guó)殷朝我國(guó)殷朝“物質(zhì)元素論物質(zhì)元素論古希臘古希臘金、木、水、火、土金、木、水、火、土獨(dú)立的物質(zhì)元素獨(dú)立的物質(zhì)元素這兩種見解都只是直覺的猜測(cè)這兩種見解都只是直覺的猜測(cè)! !u 元素說(shuō)元素說(shuō)u 運(yùn)動(dòng)說(shuō)運(yùn)動(dòng)說(shuō)我國(guó)古代我國(guó)古代“元?dú)庹撛獨(dú)庹撐镔|(zhì)微粒在虛空中運(yùn)動(dòng)物質(zhì)微粒在虛空中運(yùn)動(dòng)古希臘古希臘“原子論原子論物質(zhì)元?dú)饩凵⒆兓谋憩F(xiàn)物質(zhì)元?dú)饩凵⒆兓谋憩F(xiàn)什么是熱？什么是熱？u 熱是粒子的特殊運(yùn)動(dòng)熱是粒子的特殊運(yùn)動(dòng)VS.u 熱是看不見的流質(zhì)熱是看不見的流質(zhì)牛頓牛頓胡克胡克拉瓦錫拉瓦錫布拉克布

4、拉克摩擦生熱摩擦生熱 熱傳導(dǎo)、冰融化熱傳導(dǎo)、冰融化 水沸騰水沸騰倫福德爵士倫福德爵士鈍的鏜孔工具鈍的鏜孔工具浸入水中的炮管浸入水中的炮管摩擦兩個(gè)半小時(shí)摩擦兩個(gè)半小時(shí)22年時(shí)間年時(shí)間40400歲開場(chǎng)歲開場(chǎng)次實(shí)驗(yàn)次實(shí)驗(yàn)爭(zhēng)議的終結(jié)者爭(zhēng)議的終結(jié)者 焦耳焦耳熱功當(dāng)量：熱功當(dāng)量： 1 1卡卡=4.18 =4.18 焦焦熱學(xué)是研討物體熱運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和規(guī)律的學(xué)科熱學(xué)是研討物體熱運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和規(guī)律的學(xué)科研討方法：研討方法：宏觀：實(shí)驗(yàn)的方法宏觀：實(shí)驗(yàn)的方法微觀：統(tǒng)計(jì)的方法微觀：統(tǒng)計(jì)的方法熱力學(xué)第熱力學(xué)第10章章氣體動(dòng)實(shí)際第氣體動(dòng)實(shí)際第9章章研討內(nèi)容：研討內(nèi)容： 大量分子大量分子(原子原子)的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)稱為熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)

5、規(guī)那么運(yùn)動(dòng)稱為熱運(yùn)動(dòng)熱景象：熱景象：是物體中大量分子是物體中大量分子(原子原子)無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)熱熱 學(xué)學(xué)從物質(zhì)分子構(gòu)造和分子運(yùn)動(dòng)出發(fā)，研討集體效應(yīng)從物質(zhì)分子構(gòu)造和分子運(yùn)動(dòng)出發(fā)，研討集體效應(yīng)以實(shí)驗(yàn)為根底，歸納和推理找出功能轉(zhuǎn)換的條件以實(shí)驗(yàn)為根底，歸納和推理找出功能轉(zhuǎn)換的條件重點(diǎn)研討理想氣體的熱運(yùn)動(dòng)重點(diǎn)研討理想氣體的熱運(yùn)動(dòng)研討對(duì)象：研討對(duì)象：宏觀物體宏觀物體 第三篇第第9章章氣體動(dòng)實(shí)際氣體動(dòng)實(shí)際第第9章章 氣體動(dòng)實(shí)際統(tǒng)計(jì)物理氣體動(dòng)實(shí)際統(tǒng)計(jì)物理KineticTheoryofGasses第第1節(jié)節(jié) 熱力學(xué)系統(tǒng)和平衡態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)和平衡態(tài) 第第2節(jié)節(jié) 理想氣體形狀方程與微觀模

6、型理想氣體形狀方程與微觀模型 第第5節(jié)節(jié) 氣體分子的速度和能量分布?xì)怏w分子的速度和能量分布第第3節(jié)節(jié) 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度理想氣體的壓強(qiáng)和溫度 第第4節(jié)節(jié) 能均分定理能均分定理 理想氣體的內(nèi)能理想氣體的內(nèi)能 第第7節(jié)節(jié) 分子的平均碰撞次數(shù)分子的平均碰撞次數(shù) 平均自在程平均自在程 第第8節(jié)節(jié) 偏離平衡態(tài)偏離平衡態(tài) 第第6節(jié)節(jié) 范德瓦爾斯方程范德瓦爾斯方程二、對(duì)理想氣體的根本描畫二、對(duì)理想氣體的根本描畫三、能量均分定理三、能量均分定理 理想氣體的內(nèi)能理想氣體的內(nèi)能四、麥克斯韋分子按速率分布定律四、麥克斯韋分子按速率分布定律五、對(duì)真實(shí)氣體的幾點(diǎn)簡(jiǎn)介五、對(duì)真實(shí)氣體的幾點(diǎn)簡(jiǎn)介1. 熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)2

7、. 熱力學(xué)平衡態(tài)熱力學(xué)平衡態(tài)3. 形狀參量和形狀圖形狀參量和形狀圖4. 熱力學(xué)過(guò)程熱力學(xué)過(guò)程5. 溫度和熱力學(xué)第零定律溫度和熱力學(xué)第零定律第第9章章 氣體動(dòng)實(shí)際氣體動(dòng)實(shí)際 可以與所研討的熱力學(xué)系統(tǒng)發(fā)生相互作用可以與所研討的熱力學(xué)系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其它物體的其它物體 在給定范圍內(nèi)，由大量微觀粒子所組成的在給定范圍內(nèi)，由大量微觀粒子所組成的宏觀客體氣、液、固、宏觀客體氣、液、固、一、熱學(xué)系統(tǒng)與平衡態(tài)一、熱學(xué)系統(tǒng)與平衡態(tài)簡(jiǎn)稱系統(tǒng)簡(jiǎn)稱系統(tǒng)系統(tǒng)的外界簡(jiǎn)稱外界系統(tǒng)的外界簡(jiǎn)稱外界孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)封鎖系統(tǒng)封鎖系統(tǒng)開放系統(tǒng)開放系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)Em Em Q 孤立系統(tǒng)與絕熱系統(tǒng)的關(guān)系：孤立系統(tǒng)與絕熱系統(tǒng)的關(guān)系

8、：絕熱系統(tǒng)絕熱系統(tǒng) 與外界僅無(wú)熱量交換與外界僅無(wú)熱量交換 “雞犬之聲相聞，民至老死不相往來(lái) 熱學(xué)系統(tǒng)的劃分完全是熱學(xué)系統(tǒng)的劃分完全是“人為的，對(duì)于不同人為的，對(duì)于不同的問(wèn)題，甚至對(duì)于同一問(wèn)題可取不同的系統(tǒng)。的問(wèn)題，甚至對(duì)于同一問(wèn)題可取不同的系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng)孤立系孤立系絕熱系絕熱系B部落部落A部落部落2. 熱力學(xué)平衡態(tài)熱力學(xué)平衡態(tài)equilibrium state 一個(gè)系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，假設(shè)它的宏觀性質(zhì)不再隨時(shí)間變化，那么此系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡態(tài)。系統(tǒng)的一種特殊情況系統(tǒng)的一種特殊情況例：理想氣體絕熱自在膨脹例：理想氣體絕熱自在膨脹真空真空平衡態(tài)平衡態(tài)非平衡態(tài)非平衡態(tài) 一定質(zhì)量的氣體

9、，與外界無(wú)能量交換，內(nèi)部無(wú)一定質(zhì)量的氣體，與外界無(wú)能量交換，內(nèi)部無(wú)化學(xué)反響、核反響，僅由于分子熱運(yùn)動(dòng)使氣體內(nèi)化學(xué)反響、核反響，僅由于分子熱運(yùn)動(dòng)使氣體內(nèi)各部分到達(dá)各部分到達(dá): 密度密度、溫度、溫度 T、壓強(qiáng)、壓強(qiáng) P 均勻的形狀均勻的形狀平衡態(tài)平衡態(tài)同時(shí)思索同時(shí)思索注：注：1 一個(gè)孤立系統(tǒng)的形狀一個(gè)孤立系統(tǒng)的形狀2 平衡態(tài)本質(zhì)上只是一種熱動(dòng)平衡平衡態(tài)本質(zhì)上只是一種熱動(dòng)平衡理想形狀理想形狀3 本篇主要涉及對(duì)系統(tǒng)平衡態(tài)的討論本篇主要涉及對(duì)系統(tǒng)平衡態(tài)的討論總是處于平衡態(tài)總是處于平衡態(tài)真空真空非平衡態(tài)非平衡態(tài)微觀量：表征單個(gè)分子性質(zhì)與形狀如：微觀量：表征單個(gè)分子性質(zhì)與形狀如：m, r, v宏觀量：反映整

10、個(gè)系統(tǒng)宏觀性質(zhì)和形狀如：宏觀量：反映整個(gè)系統(tǒng)宏觀性質(zhì)和形狀如：P, T, V廣延量廣延量: 總系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)之和總系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)之和 如：如：V，n強(qiáng)度量強(qiáng)度量: 總系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng)總系統(tǒng)各個(gè)子系統(tǒng) 如：如：T，P3. 形狀參量、形狀圖形狀參量、形狀圖1形狀參量形狀參量 平衡態(tài)的描畫平衡態(tài)的描畫幾何參量如：幾何參量如：V力學(xué)參量如：力學(xué)參量如：P化學(xué)參量如：化學(xué)參量如：n 、M電磁場(chǎng)參量如：電磁場(chǎng)參量如：E、B熱學(xué)參量如：熱學(xué)參量如：T形狀參量空間：以獨(dú)立的形狀參量為坐標(biāo)構(gòu)成的一個(gè)形狀參量空間：以獨(dú)立的形狀參量為坐標(biāo)構(gòu)成的一個(gè)空間空間IIIVP1P1VI2P2VII2形狀圖形狀圖過(guò)程曲線過(guò)程曲線

11、 假設(shè)系統(tǒng)在變化過(guò)程中閱歷的每一形狀都是假設(shè)系統(tǒng)在變化過(guò)程中閱歷的每一形狀都是平衡態(tài)，平衡態(tài)，可將其閱歷的一切平衡態(tài)在形狀空間上表示可將其閱歷的一切平衡態(tài)在形狀空間上表示此過(guò)程此過(guò)程平衡態(tài)過(guò)程平衡態(tài)過(guò)程 注：注：非平衡態(tài)、非平衡過(guò)程不能用形狀圖描畫非平衡態(tài)、非平衡過(guò)程不能用形狀圖描畫平衡態(tài)平衡態(tài)平衡態(tài)平衡態(tài) 過(guò)程過(guò)程11V,P22V,P非平衡態(tài)非平衡態(tài)P,V不確定不確定分子相空間分子相空間: 六維空間中一點(diǎn)六維空間中一點(diǎn)x,y,z,vx,vy,vz同一個(gè)分子的同一個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)形狀對(duì)應(yīng)，該點(diǎn)稱為分子的代表點(diǎn)，這一六維空間運(yùn)動(dòng)形狀對(duì)應(yīng)，該點(diǎn)稱為分子的代表點(diǎn)，這一六維空間稱為分子的相空間。稱為分子的

12、相空間。xv分子體系某一瞬時(shí)形狀分子體系某一瞬時(shí)形狀體系一切分子在相空間的體系一切分子在相空間的一個(gè)確定分布該時(shí)辰一個(gè)確定分布該時(shí)辰相空間橫坐標(biāo)：位置相空間橫坐標(biāo)：位置縱坐標(biāo)：速度縱坐標(biāo)：速度(或動(dòng)量或動(dòng)量)相空間空間坐標(biāo)相空間空間坐標(biāo):x,y,z,空間坐標(biāo)微元空間坐標(biāo)微元:dxdydz相空間速度坐標(biāo)相空間速度坐標(biāo):vx,vy,vz，空間速度微元，空間速度微元:dvxdvydvz坐標(biāo)與速度空間體積元坐標(biāo)與速度空間體積元dd d dVx y zzxyddddxyz vvvvvzvxvy坐標(biāo)空間體積元坐標(biāo)空間體積元速度空間體積元速度空間體積元分子相空間體積元：分子相空間體積元：d d d dddd

13、d33xyzx y zr vvvv4.熱力學(xué)過(guò)程熱力學(xué)過(guò)程系統(tǒng)從系統(tǒng)從系統(tǒng)閱歷了一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程系統(tǒng)閱歷了一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程過(guò)程過(guò)程 另一個(gè)形狀另一個(gè)形狀 當(dāng)系統(tǒng)在變化過(guò)程中閱歷的每一形狀都是當(dāng)系統(tǒng)在變化過(guò)程中閱歷的每一形狀都是平衡態(tài)，此過(guò)程平衡態(tài)，此過(guò)程平衡過(guò)程平衡過(guò)程顯然：顯然： 實(shí)踐的熱力學(xué)過(guò)程中任一形狀都不是平衡態(tài)實(shí)踐的熱力學(xué)過(guò)程中任一形狀都不是平衡態(tài)例如例如:一實(shí)踐汽缸的氣體作為系一實(shí)踐汽缸的氣體作為系 統(tǒng)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)中氣體被統(tǒng)，當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)中氣體被 緊縮，使系統(tǒng)在整個(gè)緊縮緊縮，使系統(tǒng)在整個(gè)緊縮 過(guò)程中閱歷了一系列形狀。過(guò)程中閱歷了一系列形狀。F非平衡過(guò)程非平衡過(guò)程快快速速壓壓縮縮想象想象趨

14、近平衡態(tài)過(guò)程趨近平衡態(tài)過(guò)程實(shí)踐的熱力學(xué)過(guò)程中任一形狀都不是平衡態(tài)實(shí)踐的熱力學(xué)過(guò)程中任一形狀都不是平衡態(tài)F非平衡過(guò)程非平衡過(guò)程快速緊縮快速緊縮 一個(gè)過(guò)程其恣意時(shí)辰的中間態(tài)都無(wú)限接近一個(gè)過(guò)程其恣意時(shí)辰的中間態(tài)都無(wú)限接近于一個(gè)平衡態(tài)，那么此過(guò)程為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程于一個(gè)平衡態(tài)，那么此過(guò)程為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程. .無(wú)限緩慢無(wú)限緩慢 對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中間形狀的平衡態(tài)及系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中間形狀的平衡態(tài)及系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)變化過(guò)程均可用形狀圖表示的準(zhǔn)靜態(tài)變化過(guò)程均可用形狀圖表示VP5. 溫度溫度1什么是溫度？什么是溫度？AB假設(shè)隔板為假設(shè)隔板為“導(dǎo)熱板導(dǎo)熱板一個(gè)系統(tǒng)形狀的變化會(huì)引起一個(gè)系統(tǒng)形狀的變化會(huì)引起另一系統(tǒng)形狀的變化另一系統(tǒng)形

15、狀的變化 復(fù)合系統(tǒng)復(fù)合系統(tǒng)當(dāng)復(fù)合系統(tǒng)到達(dá)平衡時(shí)當(dāng)復(fù)合系統(tǒng)到達(dá)平衡時(shí)兩系統(tǒng)處于熱平衡兩系統(tǒng)處于熱平衡兩系統(tǒng)有共同的宏觀性質(zhì)兩系統(tǒng)有共同的宏觀性質(zhì) 將兩個(gè)分別處于平衡態(tài)的系統(tǒng)將兩個(gè)分別處于平衡態(tài)的系統(tǒng)A和和B用一剛性隔板分隔開用一剛性隔板分隔開熱平衡熱平衡A和和B兩系統(tǒng)的形狀可兩系統(tǒng)的形狀可獨(dú)立地變化互不影響?yīng)毩⒌刈兓ゲ挥绊慉B假設(shè)隔板為假設(shè)隔板為“絕熱板絕熱板溫度溫度熱接觸熱接觸2溫度是熱學(xué)中特有的物理量溫度是熱學(xué)中特有的物理量,它決議一系統(tǒng)它決議一系統(tǒng) 能否與其它系統(tǒng)處于熱平衡。能否與其它系統(tǒng)處于熱平衡。 闡明：闡明：1 溫度的概念與人們?nèi)粘?duì)溫度的了解溫度的概念與人們?nèi)粘?duì)溫度的了解 溫度

16、溫度冷熱程度是一致的。冷熱程度是一致的。2熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第零定律溫度的數(shù)字表示法溫度的數(shù)字表示法 假設(shè)兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，假設(shè)兩個(gè)系統(tǒng)分別與第三個(gè)系統(tǒng)到達(dá)熱平衡，那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此也將處于熱平衡。那么這兩個(gè)系統(tǒng)彼此也將處于熱平衡。常用的兩種溫標(biāo)常用的兩種溫標(biāo)攝氏溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)： 水的三相點(diǎn)水的三相點(diǎn) t = 0C熱力學(xué)溫標(biāo)：熱力學(xué)溫標(biāo)： 與任何物質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)與任何物質(zhì)的性質(zhì)無(wú)關(guān)273.15KTt SI單位制單位制溫標(biāo)溫標(biāo)1. 理想氣體的微觀模型理想氣體的微觀模型1分子本身大小忽略不計(jì)分子本身大小忽略不計(jì)2分子間相互作用忽略不計(jì)分子間相互作用忽略不計(jì)3分子間、分子與器壁間的

17、碰撞是彈性碰撞分子間、分子與器壁間的碰撞是彈性碰撞理想氣體是大量不停的、無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)著的、理想氣體是大量不停的、無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)著的、無(wú)引力無(wú)引力 第第2 2條條 的彈性的彈性 第第3 3條條 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn) 第第1 1條條 的集合。的集合。理想模型理想模型二、對(duì)理想氣體的根本描畫二、對(duì)理想氣體的根本描畫組成理想氣體的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)遵照經(jīng)典力學(xué)規(guī)律。組成理想氣體的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)遵照經(jīng)典力學(xué)規(guī)律。2. 理想氣體的形狀方程理想氣體的形狀方程 根據(jù)實(shí)驗(yàn)及波意耳定律，當(dāng)氣體系統(tǒng)的質(zhì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)及波意耳定律，當(dāng)氣體系統(tǒng)的質(zhì)量量m一定時(shí)一定時(shí)假設(shè)系統(tǒng)從假設(shè)系統(tǒng)從P1 V1 T1P2 V2 T2有有1 12212PVPVTT常常

18、量量000PVPVTT氣體的規(guī)范形狀為氣體的規(guī)范形狀為P0 V0 T0那么那么000vPT 摩爾摩爾體積體積000v8.31J molPRKTv0=22.41 10-3 m3/mol氣體普適常數(shù)氣體普適常數(shù)PVRT mM 摩爾數(shù)摩爾數(shù)mPVRTM 理想氣體形狀方程理想氣體形狀方程方程的另一表示方程的另一表示:1mol 任何氣體的分子數(shù)目任何氣體的分子數(shù)目NA=6.0231023 /mol設(shè)設(shè)V 中有中有N個(gè)氣體分子，那么個(gè)氣體分子，那么ANN ANPVRTN n分子密度分子密度231.38 10J/KARkN 波耳茲曼常數(shù)波耳茲曼常數(shù)PV = NkT或或 P = nkTPVRT mPVRTM

19、8.31 J molRK溝通微觀領(lǐng)域與宏觀領(lǐng)域的橋梁溝通微觀領(lǐng)域與宏觀領(lǐng)域的橋梁上節(jié)課的主要內(nèi)容上節(jié)課的主要內(nèi)容二、對(duì)理想氣體的根本描畫二、對(duì)理想氣體的根本描畫一、幾個(gè)根本概念一、幾個(gè)根本概念理想氣體的形狀方程理想氣體的形狀方程PVRT mPVRTM PV = NkTP = nkT孤立系統(tǒng)、平衡態(tài)、平衡過(guò)程、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、孤立系統(tǒng)、平衡態(tài)、平衡過(guò)程、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、形狀參量、形狀圖、溫度形狀參量、形狀圖、溫度另一表示另一表示231.38 10J/KARkN 8.31 J mol KR 例例1 . 一個(gè)人呼吸時(shí)，假設(shè)每吐出一口氣都在假設(shè)干時(shí)間內(nèi)比一個(gè)人呼吸時(shí)，假設(shè)每吐出一口氣都在假設(shè)干時(shí)間內(nèi)比如如 幾

20、年均勻的混合到全部大氣中，另一個(gè)人每吸入的一幾年均勻的混合到全部大氣中，另一個(gè)人每吸入的一 口氣中有多少個(gè)分子是從那個(gè)人的那口氣中吐出的？口氣中有多少個(gè)分子是從那個(gè)人的那口氣中吐出的？23226.022 1022.42.69 10N 解：解：1atm1.013105N/m2 大氣總質(zhì)量大氣總質(zhì)量 m1atmS地地/g51018 kg大氣摩爾質(zhì)量大氣摩爾質(zhì)量 M2910-3 kg/mol大氣總體積：大氣總體積：Vm/M22.4 L/mol3.861021 LN個(gè)氣體分子均勻混合到體積個(gè)氣體分子均勻混合到體積V 中，每中，每L里含有分子數(shù)為里含有分子數(shù)為22212.69 1073.86 10NV

21、標(biāo)態(tài)下人呼吸一口氣的體積約標(biāo)態(tài)下人呼吸一口氣的體積約1L，分子數(shù)為：，分子數(shù)為：“呼吸相通、呼吸相通、“息息相關(guān)息息相關(guān)對(duì)待大氣污染問(wèn)題，對(duì)待大氣污染問(wèn)題，我們患難與共！我們患難與共！壓在壓在1m2地面上氣柱的分量地面上氣柱的分量1統(tǒng)計(jì)規(guī)律統(tǒng)計(jì)規(guī)律單個(gè)事件看不出什么規(guī)律，大量事件將出現(xiàn)單個(gè)事件看不出什么規(guī)律，大量事件將出現(xiàn)規(guī)律，規(guī)律， 這種規(guī)律叫統(tǒng)計(jì)規(guī)律這種規(guī)律叫統(tǒng)計(jì)規(guī)律例例2. 有大量的三色小球各色小球數(shù)量一樣有大量的三色小球各色小球數(shù)量一樣 將小球一個(gè)一個(gè)從袋中拿出來(lái)，每次拿出什么將小球一個(gè)一個(gè)從袋中拿出來(lái)，每次拿出什么顏色的球是不可預(yù)測(cè)的。單個(gè)事件無(wú)規(guī)律可言顏色的球是不可預(yù)測(cè)的。單個(gè)事件

22、無(wú)規(guī)律可言 拿的次數(shù)多了拿的次數(shù)多了, 就有規(guī)律了。例：拿了三萬(wàn)次就有規(guī)律了。例：拿了三萬(wàn)次 10006個(gè)，個(gè)， 9991個(gè)，個(gè)， 10003個(gè)個(gè)統(tǒng)計(jì)一下結(jié)果：統(tǒng)計(jì)一下結(jié)果： 大量事件遵照的規(guī)律叫統(tǒng)計(jì)規(guī)律大量事件遵照的規(guī)律叫統(tǒng)計(jì)規(guī)律上述方法，叫統(tǒng)計(jì)方法。上述方法，叫統(tǒng)計(jì)方法。3. 理想氣體的壓強(qiáng)理想氣體的壓強(qiáng)一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念一個(gè)統(tǒng)計(jì)概念, 某個(gè)事件出現(xiàn)的能夠性的量度某個(gè)事件出現(xiàn)的能夠性的量度2概率概率例例2中三種顏色的球拿出來(lái)的概率是一樣的中三種顏色的球拿出來(lái)的概率是一樣的等概率原理等概率原理紅色小球出現(xiàn)的概率紅色小球出現(xiàn)的概率1000630000p 13 用數(shù)學(xué)式歸納為用數(shù)學(xué)式歸納為()limi

23、iNpNN 三色球出現(xiàn)的總概率三色球出現(xiàn)的總概率: : P13 13 131 iipP1一定！一定！這叫概率的歸一化條件這叫概率的歸一化條件 10006個(gè)，個(gè)， 9991個(gè)，個(gè)， 10003個(gè)個(gè)紅紅次數(shù)越多次數(shù)越多所得結(jié)果所得結(jié)果越準(zhǔn)確越準(zhǔn)確黃色小球出現(xiàn)的概率黃色小球出現(xiàn)的概率999130000p 13 黃黃蘭色小球出現(xiàn)的概率蘭色小球出現(xiàn)的概率1000330000p 13 蘭蘭例例3. 在規(guī)范形狀下在規(guī)范形狀下, 1cm3氣體分子個(gè)數(shù)的數(shù)量級(jí)是氣體分子個(gè)數(shù)的數(shù)量級(jí)是 N=1019 個(gè)個(gè), 問(wèn)問(wèn): 在各個(gè)方向上在各個(gè)方向上 N個(gè)分子速率的個(gè)分子速率的 平均值有什么關(guān)系？平均值有什么關(guān)系？i vx

24、 v121NiyyyNyiyNNvvvvv121NizzzNzizNNvvvvv12xxNxN vvv1NixiNvzyxvvv 按統(tǒng)計(jì)實(shí)際各方向上分子速率的統(tǒng)計(jì)平均值相等按統(tǒng)計(jì)實(shí)際各方向上分子速率的統(tǒng)計(jì)平均值相等顯然顯然2xv 我們可以對(duì)容器中處于熱動(dòng)平衡下的大量氣體我們可以對(duì)容器中處于熱動(dòng)平衡下的大量氣體分子作如下統(tǒng)計(jì)假設(shè)：分子作如下統(tǒng)計(jì)假設(shè)：1 容器中任一位置處單位體積的分子數(shù)不比容器中任一位置處單位體積的分子數(shù)不比 其它位置占優(yōu)勢(shì)其它位置占優(yōu)勢(shì)2 分子沿任何方向運(yùn)動(dòng)分子沿任何方向運(yùn)動(dòng)(個(gè)數(shù)、速率個(gè)數(shù)、速率)不比其不比其 它方向占優(yōu)勢(shì)它方向占優(yōu)勢(shì)zyxvvv 121NixxxNxixNN

25、 vvvvv2yv2zv 3 理想氣體的壓強(qiáng)理想氣體的壓強(qiáng)壓強(qiáng)的產(chǎn)生壓強(qiáng)的產(chǎn)生單個(gè)分子碰撞器壁的作用力是不延續(xù)的、偶爾的、不均勻的單個(gè)分子碰撞器壁的作用力是不延續(xù)的、偶爾的、不均勻的而大量分子作用力的總效果上看，是一個(gè)繼續(xù)的平均作用力而大量分子作用力的總效果上看，是一個(gè)繼續(xù)的平均作用力這個(gè)壓力是多少？這個(gè)壓力是多少？3 理想氣體的壓強(qiáng)理想氣體的壓強(qiáng)設(shè)長(zhǎng)方體設(shè)長(zhǎng)方體 V 中有中有N個(gè)理想氣體分子個(gè)理想氣體分子 將一切分子分成假設(shè)干組將一切分子分成假設(shè)干組, 每組內(nèi)分子的速度每組內(nèi)分子的速度大小方向都一樣大小方向都一樣第第 i 組的分子密度組的分子密度: nin第第 i 組的分子速度：組的分子速度：=vix 每個(gè)分子速度的大小每個(gè)分子速度的大小, 方向各方向各不一樣；熱平衡下分子與不一樣；熱平衡下分子與6個(gè)壁都個(gè)壁都要碰撞，各個(gè)面所受的壓強(qiáng)相等要碰撞，各個(gè)面所受的壓強(qiáng)相等iin總分子密度：總分子密度：viyviz單位體積有單位體積有 n = N/V 個(gè)分子個(gè)分子每個(gè)分子質(zhì)量為每個(gè)分子質(zhì)量為 mi v垂直垂直x軸處任取面積元軸處任取面積元dA, 計(jì)算計(jì)算dA上的壓強(qiáng)：上的壓強(qiáng)：光光滑滑器器壁壁 1 1 速度為速度為vivi的單個(gè)分子在一次碰撞中對(duì)器壁的作的單個(gè)分子在一次碰撞中對(duì)器壁的作用用碰撞前碰撞前 vi vix viy viz碰撞后碰撞后 vivix viy viz碰撞前