第七章氣體動(dòng)理論

研究對(duì)象

熱運(yùn)動(dòng):構(gòu)成宏觀物體的大量微觀粒子的永不休止的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng).熱現(xiàn)象:與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化.研究對(duì)象特征單個(gè)分子:無(wú)序、具有偶然性、遵循力學(xué)規(guī)律.整體(大量分子):服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律.熱學(xué)宏觀量:表示大量分子集體特征的物理量(可直接測(cè)量)，如p，V，T

等.

微觀量:描述個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量(不可直接測(cè)量)，如分子的m

，等.宏觀量微觀量統(tǒng)計(jì)平均研究方法1

熱力學(xué)——宏觀描述2

氣體動(dòng)理論——微觀描述第七章氣體動(dòng)理論7-1基本概念一氣體狀態(tài)參量(宏觀量）體積V

氣體分子所能到達(dá)的空間。1dm3=1L,1cm3=1mL壓強(qiáng)P氣體分子垂直作用于器壁單位面積上的力，是大量氣體分子與器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)。

760mmHg=1.01105Pa=1atm。溫度反映物體冷熱程度的物理量，其高低反映內(nèi)部分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。熱力學(xué)溫標(biāo)(T:K)與攝氏溫標(biāo)(t:℃)：

t=T-273.15二平衡態(tài)定義：在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)宏觀性質(zhì)均勻一致、不隨時(shí)間變化的狀態(tài)，熱動(dòng)平衡態(tài)。特征：密度均勻，是自發(fā)過(guò)程的終點(diǎn)。描述：(P,V,T)，P、T處處相等。非平衡態(tài)：密度不均勻，不能用(P,V,T)來(lái)描述三熱力學(xué)過(guò)程定義：系統(tǒng)狀態(tài)隨時(shí)間變化的過(guò)程特點(diǎn)：初平衡態(tài)末平衡態(tài)分類：根據(jù)過(guò)程中間狀態(tài)劃分準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程：(1)中間態(tài)均為平衡態(tài)

(平衡過(guò)程）(2)無(wú)限緩慢進(jìn)行，理想過(guò)程。

(3)P-V,P-T等圖上,用一條曲線表示.非靜態(tài)過(guò)程：(1)中間態(tài)為非平衡態(tài)

(2)過(guò)程進(jìn)行得快，實(shí)際過(guò)程。

(3)P-V,P-T等圖上,用一條曲線表示.F四理想氣體

宏觀定義：嚴(yán)格遵守三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣體玻—馬定律PV=constant蓋—呂薩克定律V/T=constant查理定律P/T=constantT不變P不變V不變

1）分子可視為質(zhì)點(diǎn)；

線度間距;

2）除碰撞瞬間,分子間無(wú)相互作用力；

微觀模型4）分子的運(yùn)動(dòng)遵從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律.3）彈性質(zhì)點(diǎn)（碰撞均為完全彈性碰撞）；氣體總質(zhì)量，氣體摩爾質(zhì)量，氣體總分子數(shù)，阿伏伽德羅常數(shù)五一定質(zhì)量理想氣體狀態(tài)方程：物態(tài)方程二摩爾氣體常量物態(tài)方程一物態(tài)方程三玻耳茲曼常量物態(tài)方程二n=N/V，為氣體分子數(shù)密度.六熱力學(xué)第零定律內(nèi)容：如果兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)處于熱平衡（溫度相同），則他們彼此也必定處于熱平衡。本質(zhì)：一切互為熱平衡的系統(tǒng)具有一個(gè)數(shù)值上相等的共同宏觀性質(zhì)------溫度。應(yīng)用：溫度計(jì)用以測(cè)定物體溫度的依據(jù)。第七章氣體動(dòng)理論7-2物質(zhì)的微觀模型統(tǒng)計(jì)規(guī)律宏觀物體都是由大量不停息地運(yùn)動(dòng)著的、彼此有相互作用的分子或原子組成.利用掃描隧道顯微鏡技術(shù)把一個(gè)個(gè)原子排列成IBM字母的照片.現(xiàn)代的儀器已可以觀察和測(cè)量分子或原子的大小以及它們?cè)谖矬w中的排列情況,例如X光分析儀,電子顯微鏡,掃描隧道顯微鏡等.對(duì)于由大量分子組成的熱力學(xué)系統(tǒng)從微觀上加以研究時(shí),必須用統(tǒng)計(jì)的方法.一分子線度和分子力例

標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧分子直徑分子間距分子線度當(dāng)時(shí)，分子力主要表現(xiàn)為斥力；當(dāng)時(shí)，分子力主要表現(xiàn)為引力.分子力斥力引力二分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性及統(tǒng)計(jì)規(guī)律性熱運(yùn)動(dòng)：大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明分子都在作永不停止的無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng).例:

常溫和常壓下的氧分子統(tǒng)計(jì)規(guī)律性：對(duì)大量分子而言，在偶然、無(wú)序的分子運(yùn)動(dòng)中，包含著一種規(guī)律性.

對(duì)于由大量分子組成的熱力學(xué)系統(tǒng)從微觀上加以研究時(shí)，必須用統(tǒng)計(jì)的方法.

.................................................................................小球在伽爾頓板中的分布規(guī)律.統(tǒng)計(jì)規(guī)律當(dāng)小球數(shù)N

足夠大時(shí)小球的分布具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律.設(shè)為第格中的粒子數(shù).概率粒子在第格中出現(xiàn)的可能性大小.歸一化條件

.........

..........................................粒子總數(shù)第七章氣體動(dòng)理論7-3理想氣體的壓強(qiáng)7-4理想氣體的溫度設(shè)邊長(zhǎng)分別為x、y

及z的長(zhǎng)方體中有

N

個(gè)全同的質(zhì)量為m

的氣體分子，計(jì)算壁面所受壓強(qiáng).理想氣體壓強(qiáng)公式大量分子對(duì)器壁碰撞的總效果：恒定的、持續(xù)的力的作用.單個(gè)分子對(duì)器壁碰撞特性:偶然性、不連續(xù)性.氣體壓強(qiáng)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，作用在器壁單位面積上的正壓力.分子平均平動(dòng)動(dòng)能壓強(qiáng)是大量分子對(duì)時(shí)間、對(duì)面積的統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果.理想氣體溫度公式溫度T

的物理意義

（3）在同一溫度下各種氣體分子平均平動(dòng)動(dòng)能均相等.（1）溫度是分子平均平動(dòng)動(dòng)能的量度.

（2）溫度是大量分子的集體表現(xiàn).第七章氣體動(dòng)理論7-5能均分原理理想氣體的內(nèi)能

物體內(nèi)能：固有屬性理氣內(nèi)能：組成理氣所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能總和自由度：

作用：為了說(shuō)明分子熱運(yùn)動(dòng)能量所遵從的統(tǒng)計(jì)規(guī)律而引入的定義：決定物體空間位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)變量數(shù)。氣體