物理化學(xué)01章氣體

物理化學(xué)01章氣體氣體的基本性質(zhì)氣體分子運(yùn)動(dòng)論氣體分子的統(tǒng)計(jì)分布?xì)怏w輸運(yùn)過(guò)程氣體在真空中的行為contents目錄01氣體的基本性質(zhì)

氣體的宏觀性質(zhì)體積氣體的體積與溫度和壓力有關(guān)，溫度升高或壓力降低會(huì)使氣體體積增大。密度氣體的密度與溫度和壓力有關(guān)，溫度升高或壓力降低會(huì)使氣體密度減小。狀態(tài)方程氣體的狀態(tài)方程是描述氣體狀態(tài)變化的數(shù)學(xué)模型，如理想氣體狀態(tài)方程。氣體分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)速度與溫度有關(guān)。分子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)分子的平均動(dòng)能分子的分布?xì)怏w分子的平均動(dòng)能與溫度有關(guān)，溫度越高，分子的平均動(dòng)能越大。氣體分子在空間的分布是均勻的，但在單位體積內(nèi)，不同速度的分子數(shù)不同。030201氣體的微觀性質(zhì)理想氣體定律波義耳定律查理定律蓋呂薩克定律理想氣體定律理想氣體定律是描述氣體狀態(tài)變化的基本定律，它包括波義耳定律、查理定律和蓋呂薩克定律。在壓力不變的情況下，氣體的體積與溫度成正比。在溫度不變的情況下，氣體的壓力與體積成反比。在體積不變的情況下，氣體的壓力與溫度成正比。02氣體分子運(yùn)動(dòng)論分子分子運(yùn)動(dòng)論分子平均動(dòng)能分子碰撞分子運(yùn)動(dòng)論的基本概念01020304物質(zhì)的基本單元，由原子組成，通過(guò)化學(xué)鍵連接。研究氣體分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理論。氣體分子在不停地做無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，分子平均動(dòng)能是氣體分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)能量的平均值。氣體分子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互碰撞的現(xiàn)象，碰撞頻率與分子數(shù)密度和分子平均動(dòng)能有關(guān)。氣體分子平均動(dòng)能的量度，溫度越高，氣體分子平均動(dòng)能越大。溫度能量分布熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律氣體分子能量分布遵循玻爾茲曼分布或麥克斯韋-玻爾茲曼分布。能量守恒定律在氣體分子運(yùn)動(dòng)論中的應(yīng)用，表示為內(nèi)能的變化等于外界對(duì)氣體做功和傳遞熱量的和。氣體分子運(yùn)動(dòng)過(guò)程中熵增加原理，表示為自發(fā)過(guò)程總是向著熵增加的方向進(jìn)行。分子平均動(dòng)能分子碰撞氣體分子碰撞過(guò)程中能量守恒和動(dòng)量守恒，不引起化學(xué)反應(yīng)。氣體分子碰撞過(guò)程中能量不守恒或動(dòng)量不守恒，可能引起化學(xué)反應(yīng)。描述氣體分子碰撞頻率的物理量，與分子運(yùn)動(dòng)軌跡和相互碰撞的幾何條件有關(guān)。描述氣體分子相互碰撞時(shí)接觸面積的物理量，是氣體分子碰撞理論中的重要參數(shù)。彈性碰撞非彈性碰撞碰撞截面分子的有效直徑03氣體分子的統(tǒng)計(jì)分布?xì)怏w分子具有不同的能級(jí)，能級(jí)分布遵循玻爾茲曼分布或費(fèi)米-狄拉克分布，取決于分子的種類和溫度。分子能級(jí)分布在高溫下，氣體分子能級(jí)分布遵循玻爾茲曼分布，即能量越高的能級(jí)上分布的分子數(shù)越多。玻爾茲曼分布在低溫下，氣體分子能級(jí)分布遵循費(fèi)米-狄拉克分布，即能量越低的能級(jí)上分布的分子數(shù)越多。費(fèi)米-狄拉克分布分子能級(jí)分布?xì)怏w分子具有不同的速度，速度分布遵循麥克斯韋-玻爾茲曼分布。分子速度分布?xì)怏w分子的速度分布遵循麥克斯韋-玻爾茲曼分布，即不同速度的分子數(shù)按一定規(guī)律分布在各個(gè)速度區(qū)間。麥克斯韋-玻爾茲曼分布分子速度分布玻爾茲曼分布在高溫下，氣體分子數(shù)分布遵循玻爾茲曼分布，即能量越高的空間位置上分布的分子數(shù)越多。分子數(shù)分布?xì)怏w分子在空間中的分布是不均勻的，分子數(shù)分布遵循玻爾茲曼分布或費(fèi)米-狄拉克分布，取決于分子的種類和溫度。費(fèi)米-狄拉克分布在低溫下，氣體分子數(shù)分布遵循費(fèi)米-狄拉克分布，即能量越低的空間位置上分布的分子數(shù)越多。分子數(shù)分布04氣體輸運(yùn)過(guò)程由于分子熱運(yùn)動(dòng)而引起的物質(zhì)遷移現(xiàn)象，氣體中的不同組分以分子形式通過(guò)擴(kuò)散作用而相互混合。擴(kuò)散現(xiàn)象描述物質(zhì)在氣體中擴(kuò)散能力的物理量，與物質(zhì)的性質(zhì)、溫度和壓力等因素有關(guān)。擴(kuò)散系數(shù)單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積的擴(kuò)散物質(zhì)流量，與擴(kuò)散系數(shù)和濃度梯度成正比。擴(kuò)散通量擴(kuò)散現(xiàn)象熱量在物質(zhì)中通過(guò)分子間的相互作用而傳遞的過(guò)程，氣體中的熱量傳遞主要依靠熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)描述氣體導(dǎo)熱能力的物理量，與氣體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。熱導(dǎo)率描述熱傳導(dǎo)過(guò)程中熱量傳遞速率與溫度梯度關(guān)系的定律，熱傳導(dǎo)方向總是沿著溫度降低的方向。傅里葉定律熱傳導(dǎo)黏度描述氣體黏性大小的物理量，與氣體的性質(zhì)和溫度有關(guān)。牛頓黏性定律描述氣體黏性內(nèi)摩擦力與速度梯度和面積之間的關(guān)系的定律，黏性力與速度梯度和接觸面積成正比。黏性流動(dòng)由于氣體分子間的相互作用而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，使氣體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到阻礙的現(xiàn)象。黏性流動(dòng)05氣體在真空中的行為在真空環(huán)境中，由于氣體分子數(shù)量極少，氣體壓力非常低。氣體分子數(shù)越少，氣體壓力越低。在一定溫度下，氣體壓力與氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度有關(guān)。溫度越高，氣體分子熱運(yùn)動(dòng)越劇烈，氣體壓力越高。真空中的氣體壓力氣體壓力與溫度氣體壓力與氣體分子數(shù)氣體分子在真空中的運(yùn)動(dòng)在真空中，氣體分子不受其他物質(zhì)的阻礙，以自由擴(kuò)散的方式運(yùn)動(dòng)。由于氣體分子數(shù)量極少，它們之間的碰撞也很少發(fā)生。氣體在真空中的擴(kuò)散在真空中，氣體分子可以自由擴(kuò)散，從高濃度區(qū)域向低濃度區(qū)域擴(kuò)散。擴(kuò)散速率與氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)速率和擴(kuò)散系數(shù)有關(guān)。氣體在真空中的行為分子間的相互作用氣體分子之間存在相互作用力，這些力決定了氣體分子的運(yùn)動(dòng)和擴(kuò)散行為。在真空中，由于分子間的相互作用力較小，擴(kuò)散速率較快