高二物理競賽課件：分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程

分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程

分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程分子間的碰撞平衡態(tài)宏觀性質(zhì)的維持非平衡態(tài)向平衡態(tài)的過渡一、分子碰撞的重要性：說明下列各式的意義：（1）表示：在vv+dv速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率。（2）表示：在vv+dv速率區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)。（3）表示：在v1v2速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率。（4）表示：在0∞速率區(qū)間內(nèi)分子的平均速率。（3）（4）例題、圖為同一種氣體，處于不同溫度狀態(tài)下的速率分布曲線，試問1、哪一條曲線對(duì)應(yīng)的溫度高？2、如果這兩條曲線分別對(duì)應(yīng)的是同一溫度下氧氣和氫氣的分布曲線，問哪條曲線對(duì)應(yīng)的是氧氣，哪條對(duì)應(yīng)的是氫氣？

3、求解氧在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平均速率解：（1）同種氣體

T1<

T2（2）同一溫度

綠：氧藍(lán)：氫f(v)vT1T2（3）

自由程：

分子兩次相鄰碰撞之間自由通過的路程.二、碰撞頻繁程度的描述——平均碰撞頻率和平均自由程時(shí)長時(shí)短，不穩(wěn)定，無規(guī)律

分子平均自由程：每兩次連續(xù)碰撞之間，一個(gè)分子自由運(yùn)動(dòng)路程的平均值.

分子平均碰撞次數(shù)

：一個(gè)分子在單位時(shí)間內(nèi)和其它分子碰撞的平均次數(shù).顯然：越大或者越小，碰撞越頻繁平均自由程和平均碰撞頻率的關(guān)系由平均自由程的定義：注：表示氣體分子運(yùn)動(dòng)的平均速率在時(shí)間內(nèi)一個(gè)分子所經(jīng)過的平均距離為在時(shí)間內(nèi)一個(gè)分子所受到的平均碰撞次數(shù)為三、平均自由程和平均碰撞頻率的定量計(jì)算把分子看成是有效直徑為d的剛性小球?？梢韵胂螅簩?duì)碰撞來說，重要的是分子間的相對(duì)速率，為簡單計(jì)，假設(shè)其他分子不動(dòng)，只有A在它們之間以平均相對(duì)速率運(yùn)動(dòng)我們跟蹤一個(gè)分子A，計(jì)算它在時(shí)間內(nèi)與多少個(gè)分子發(fā)生碰撞在A運(yùn)動(dòng)過程中只有分子中心與A中心間距的那些分子才能與A碰撞為確定在時(shí)間內(nèi)有多少分子與A碰撞，可設(shè)想：以A的中心運(yùn)動(dòng)軌道為軸線，以分子有效直徑d為半徑作一曲折的圓柱體，凡是中心在此圓柱體內(nèi)的分子都與A碰撞。圓柱體的截面積叫分子碰撞截面若氣體的分子數(shù)密度為n，則此圓柱體內(nèi)的總分子數(shù)也就是A與其他分子的碰撞總次數(shù)為相應(yīng)圓柱體的體積為

在時(shí)間內(nèi)，A走過的路程為可以證明：的數(shù)量級(jí)為109~1010/s

分子平均碰撞次數(shù):

平均自由程

T一定時(shí)說明：（1）不同氣體d