2.1普通物理分子動理論ppt課件

1、2.1 分子動理論分子動理論熱力學研究的對象熱力學研究的對象 - 熱力學系統(tǒng)熱力學系統(tǒng)它包含極大量的分子、原子它包含極大量的分子、原子阿伏伽德羅常數(shù)阿伏伽德羅常數(shù) NA = 6.0221023 mol-12.1.2 平衡態(tài)、氣體狀態(tài)參量平衡態(tài)、氣體狀態(tài)參量在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間改變的狀態(tài)，稱為平衡態(tài)不隨時間改變的狀態(tài)，稱為平衡態(tài)狀態(tài)參量狀態(tài)參量描述熱力學系統(tǒng)平衡態(tài)的宏觀性質(zhì)的描述熱力學系統(tǒng)平衡態(tài)的宏觀性質(zhì)的物理量：物理量：P、T、V、E、S .273.15Tt2.1.3 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程const.pVTMpVRTp

2、nkT118.31 J molKR23111.38 10J molKk2.1.4 理想氣體壓強和溫度的統(tǒng)計解釋理想氣體壓強和溫度的統(tǒng)計解釋理想氣體模型理想氣體模型自由地無規(guī)則運動的彈性質(zhì)點群自由地無規(guī)則運動的彈性質(zhì)點群壓強公式壓強公式23pn分子平均平動動能分子平均平動動能溫度公式溫度公式32kT2.1.5 能量按自由度均分原理能量按自由度均分原理自由度自由度確定一個物體的空間位置所需的確定一個物體的空間位置所需的獨立坐標數(shù)獨立坐標數(shù)質(zhì)點的自由度質(zhì)點的自由度（ x，y，z ）最多最多 3 個自由度，受約束時個自由度，受約束時自由度減少。自由度減少。飛機飛機 3 輪船輪船 2火車火車 1C xz

3、y剛體的自由度剛體的自由度質(zhì)心位置質(zhì)心位置) , (zyx轉(zhuǎn)軸的方位轉(zhuǎn)軸的方位） , (2 個獨立個獨立繞軸轉(zhuǎn)動的角度繞軸轉(zhuǎn)動的角度剛體的一般運動有剛體的一般運動有 6 個自由度（個自由度（ 3 個平動自由度個平動自由度 + 3個轉(zhuǎn)動自由度），定軸轉(zhuǎn)動的剛體個轉(zhuǎn)動自由度），定軸轉(zhuǎn)動的剛體 1 個自由度。個自由度。氣體分子的自由度氣體分子的自由度總自由度總自由度 = 平動自由度平動自由度 + 轉(zhuǎn)動自由度轉(zhuǎn)動自由度 + 振動自由度振動自由度單原子分子單原子分子i = 3 i = t + r + s剛性雙原子分子剛性雙原子分子i = 5 剛性多原子分子剛性多原子分子( n 3 ) i = 6 t =

4、 3 r = 2 t = 3 r = 3 能量均分定理能量均分定理 在溫度為在溫度為 T 的平衡態(tài)下，物質(zhì)分子的每一個的平衡態(tài)下，物質(zhì)分子的每一個自由度都具有相同的平均動能，等于自由度都具有相同的平均動能，等于 。kT21分子的平均總動能分子的平均總動能2ikT2.1.6 理想氣體的內(nèi)能理想氣體的內(nèi)能molA22iiENkTRT2M iERT溫度溫度 T 的的單值函數(shù)單值函數(shù)2.1.7 麥克斯韋速率分布律麥克斯韋速率分布律研究對象為處在平衡態(tài)的理想氣體系統(tǒng)研究對象為處在平衡態(tài)的理想氣體系統(tǒng)設(shè)總分子數(shù)為設(shè)總分子數(shù)為 N N 速率在速率在 v v + v 區(qū)間內(nèi)分子數(shù)區(qū)間內(nèi)分子數(shù)與與 v 、 v

5、有關(guān)有關(guān)NN 分子速率處在分子速率處在 v v + v 區(qū)間的概區(qū)間的概率率與與 v 、 v 有關(guān)有關(guān)vNNvNNvddlim0分子速率在分子速率在 v 附近附近單位速率區(qū)間內(nèi)的概率單位速率區(qū)間內(nèi)的概率概率密度）概率密度）是是 v 的函數(shù)的函數(shù)速率分布函數(shù)速率分布函數(shù)vNNvfdd) ( 平衡態(tài)下，無外力場作用時，理想氣體分子平衡態(tài)下，無外力場作用時，理想氣體分子按速率分布服從麥克斯韋速率分布律。按速率分布服從麥克斯韋速率分布律。麥克斯韋速率分布函數(shù)麥克斯韋速率分布函數(shù)23 222( )4 ()2mvkTmf vevkTf(v)vv2v1 在麥克斯韋速率分布曲線下的任意一塊面積等于相應(yīng)速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。NNvvfvvd)(21歸一化條件歸一化條件0( )d1f vvNNvvfdd)(平均速率平均速率81.60kTRTvm最概然速率最可幾速率）最概然速率最可幾速率）p21.41kTRTvm方均根速率方均根速率231.73kTRTvmf(v)vT1T22pv1pv21TT2.1.8 平均碰撞頻率平均碰撞頻率平均碰撞頻率平均碰撞頻率z 在單位時間內(nèi)分子與其它在單位時間內(nèi)分子與其它分子發(fā)生碰撞的平均次數(shù)分子發(fā)生碰撞的平均次數(shù)22zd vn約約 109 s-1 1010 s-1分子平均自由程分子平