高二物理競賽課件：真實氣體 范德瓦耳斯方程

第五章氣體動理論§5-9*真實氣體范德瓦耳斯方程pV等壓等容等溫25.氣體動理論5.1熱運動的描述理想氣體模型和狀態(tài)方程5.2分子熱運動和統(tǒng)計規(guī)律5.3氣體動理論的壓強和溫度公式5.4能量均分定理理想氣體的內(nèi)能5.5麥克斯韋速率分布律5.6*麥克斯韋-玻爾茲曼能量分布律

重力場中粒子按高度的分布5.7分子碰撞和平均自由程5.8*氣體的輸運現(xiàn)象5.9*真實氣體范德瓦耳斯方程真實氣體的等溫線范德瓦爾斯方程范德瓦爾斯方程的等溫線和真實氣體的等溫線臨界點真實氣體的等溫線3

教材P197表5-6范德瓦耳斯方程（高壓、低溫）4理想氣體的微觀模型：1、忽略分子大小

(看作質(zhì)點)2、忽略分子間的作用力，忽略重力3、碰撞(分子之間、分子與器壁間)屬完全彈性4、分子服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律理想氣體只是在

T

不太低、P

不太大條件下對實際氣體的近似。

對實際氣體，則需考慮分子大小和分子間作用力二因素。實際氣體分子間的作用力5實際氣體分子模型:有引力的剛球模型

6范德瓦耳斯方程:分子大小引起的修正7一摩爾理想氣體狀態(tài)方程:如何理解體積V：容器的體積？氣體的體積？氣體分子的自由活動的空間？可壓縮的體積？

對實際氣體，考慮分子本身有大小;分子自由活動的空間為

Vm

–

b.Vm：1mol氣體可被壓縮的空間；

b：反映分子本身體積的改正項?？梢宰C明：b

約為1mol氣體分子本身總體積的4倍.

分子間斥力的存在，導(dǎo)致氣體可被壓縮的空間的減少。范德瓦耳斯方程:分子間引力引起的修正8氣體動理論指出:氣體的壓強是大量分子無規(guī)則運動中碰撞器壁的平均總效果。容器中分子a：好像不受引力作用。(相互抵消)容器壁上的分子b,c：受一個指向氣體內(nèi)部的合力。該合力將減少分子碰撞器壁的動量。相當(dāng)于內(nèi)壓強pint范德瓦耳斯方程:分子間引力引起的修正9pint與哪些因素有關(guān)？與容器壁被吸引的氣體分子數(shù)密度n成正比；與內(nèi)部的吸引分子的數(shù)密度n成正比。

范德瓦耳斯方程：(1mol氣體)(氣體質(zhì)量為M

氣體體積為V)參見教材P200表5-8范德瓦耳斯等溫線10如果T保持恒定，p與Vm的關(guān)系:三次方程俄羅斯最冷村莊：-71℃11本章小結(jié)1213壓強的微觀意義：壓強是大量分子碰撞器壁的平均作用力

(單位面積上

)的統(tǒng)計平均值。溫度的微觀意義：

溫度標志著物體內(nèi)部分子無規(guī)則運動的劇烈程度，是氣體分子的平均平動動能的量度。自由度：決定物體空間位置所需要的獨立坐標的數(shù)目。

速率分布函數(shù)：某速率v附近單位速率間隔內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率。一、基本概念14分子的平均平動動能分子的總平均動能氣體的內(nèi)能：內(nèi)能是氣體內(nèi)所有分子的動能

、分子內(nèi)的勢能與分子間的相互作用勢能的總和。理想氣體的內(nèi)能：其所有分子的平均動能之和。

理想氣體內(nèi)能只是溫度的函數(shù)，且和熱力學(xué)溫度

T成正比。一、基本概念15平均碰撞頻率：一個分子單位時間內(nèi)所受到的平均碰撞次數(shù)。

11、平均自由程：氣體分子在相鄰兩次碰撞間飛行的平均路程。

對理想氣體：一、基本概念1612、遷移過程：系統(tǒng)從非平衡態(tài)自發(fā)地向平衡態(tài)(物理性質(zhì)均勻)過渡的過程。一、基本概念宏觀規(guī)律：熱傳導(dǎo)系數(shù)：（3）擴散：物體內(nèi)各部分密度不均勻時，物質(zhì)由密度大往密度小的地方遷移的現(xiàn)象。擴散系數(shù)：宏觀規(guī)律：（1）黏滯：流體內(nèi)各部分流速不均勻時，定向動量由流速大往流速小的地方遷移的現(xiàn)象。

（2）熱傳導(dǎo)：物體內(nèi)各部分溫度不均勻時，內(nèi)能由溫度較高處向溫度較低處遷移的現(xiàn)象。宏觀規(guī)律：黏滯系數(shù)：17二、基本規(guī)律1、理想氣體壓強公式2、理想氣體溫度公式3、能量均分定理：在溫度為

T的平衡態(tài)下，氣體分子每個自由度所對應(yīng)的平均動能都等于。

184、麥克斯韋速率分布函數(shù)5、玻爾茲曼分布律：在溫度為T的平衡態(tài)下，任何系統(tǒng)的微觀粒子按狀態(tài)的分布，即在某一狀態(tài)區(qū)間的粒子數(shù)與該狀態(tài)區(qū)間的一個粒子的能量E有關(guān)，與成正比二、基本規(guī)律196、麥克斯韋速率分布下的三種速率

（1）

最概然速率

(最可幾速率

)（2）

平均速率（3）

方均根速率

二、基本規(guī)律207、分子數(shù)密度隨高度的變化

8、恒溫氣壓公式10、范德瓦爾斯方程（1）

對

1mol氣體

（2）質(zhì)量為

M的氣體二、基本規(guī)律21三、基本方法

1、建立模型與簡化假設(shè)的方法

理想氣體：微觀模型；范德瓦爾斯氣體：有引力的剛球模型；碰撞頻率：一個分子以平均相對速率運動，而其它分子(看作不動)運動。222、統(tǒng)計平均的思想和方法本章多處用到統(tǒng)計平均的思想和方法來處理問題，例如:（1)理想氣體分子的統(tǒng)計假設(shè)平衡態(tài)時，分子按位置的分布均勻；平衡態(tài)時，分子速度按方向的分布均勻。（2）推導(dǎo)壓強公式時所用的統(tǒng)計平均的方法先討論一個分子碰壁一次對器壁的沖量；再討論一個分子碰壁多次對器壁的沖量；然后討論多個分子碰壁多次對器壁的沖量；經(jīng)過統(tǒng)計平均，最后得出壓強公式。

表明：宏觀量是微觀量的統(tǒng)計平均值.三、基本方法

23（3）

討論能量均分時的統(tǒng)計平均思想

由于分子的無規(guī)則碰撞，能量不僅在分子間交換，還可在自由度間轉(zhuǎn)移，沒有哪個自由度占有優(yōu)勢；在溫度為T的平衡態(tài)下，氣體分子