大学物理-第六章.pptx

Click to edit Master title style,Edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2019/6/25,www.islide.cc,#,大 学 物 理,气体动理论,/,06,本章导读,3,热现象在自然界中非常普遍，它是大量分子做无规则运动（即热运动）的宏观表现。研究物质热现象及其规律的科学称为,热学,。根据研究角度和研究方法的不同，热学可分为,统计物理和热力学,。,气体动理论,是统计物理的一个方面，它以理想气体为研究对象，对大量分子运用统计方法，从而找出大量分子热运动所遵循的统计规律。,6.1,分子运动轮和统计规律,6.1.1,分子运动论的基本观点,人们在大量实验事实的基础上，对物质的微观结构总结出了以下,三个基本观点,。,宏观物体是由大量分子组成的，分子之间有空隙。,分子处于不停息的、无规则的运动状态。,分子之间存在着相互作用力。,构成物质的单元包括原子、离子和分子等，由于这些微粒做热运动时遵从的规律相同，所以统称分子。,分子无规则运动的剧烈程度与物体的温度有关，温度越高，无规则运动越剧烈，因此，分子的无规则运动又称为热运动。,分子之间同时存在着引力和斥力，这两种力的合力称为分子力，它们都与分子间的距离,r,有关。,6.1,分子运动轮和统计规律,6.1.1,分子运动论的基本观点,6.1.2,统计规律性,6.1,分子运动轮和统计规律,统计规律：,大量偶然随机事件的整体具有确定的,规律性。,满足统计规律性的前提是必须有大量的事件。参与的事件数目越多，规律性就越明显,。,一,定量的气体中所包含的分子数是非常大的，虽然每个气体分子可能会以任意数值的速率运动，但对大量气体分子组成的整体来说，在一定温度下，各种速率的分子数在所有分子中所占的比例却遵循着确定的统计规律。,6.2,气体状态参量,6.2.1,宏观态与微观态,宏观量：,在,气体系统中，我们把描述大量分子集体特征的,物理量，,如气体的体积、压强和温度等,；,微观量：,把,描述单个分子特征的,物理量，,如分子的质量、大小、位置、速度、动量和动能等,。,大量分子集体所处的状态称为,宏观态,；由系统中所有分子的微观特征来确定的状态称为,微观态,。,宏观量可用仪器直接测量；而微观量很难用仪器直接测量。,6.2.2,平衡态,6.2,气体状态参量,容器中气体的密度、温度、压强等将处处相等，不再随时间发生变化，系统的这种状态称为,平衡态,。否则，称为,非平衡态,。,系统处于平衡态时，虽然其宏观性质不再随时间变化，但从微观角度看，组成系统的分子仍在不停地运动着，只不过大量分子运动的平均效果不随时间变化。,因此，热学中的平衡是一种动态平衡，称为热动平衡。,6.2.3,气体的状态参量,6.2,气体状态参量,1,压强,p,6.2.3,气体的状态参量,6.2,气体状态参量,2,体积,V,气体的体积,V,是指气体分子做无规则热运动时所能达到的空间范围，忽略气体分子的大小，容器的体积就是气体的体积,。,在国际单位制中，体积的单位为,立方米。,体积的单位也用,升,。,6.2.3,气体的状态参量,6.2,气体状态参量,3,温度,T,温度是表示,物体冷热程度,的参数,。,常用,的温标有两种：,热力学温标（绝对温标）,T,和摄氏温标,t,。,热力学温标是最基本的,温标,。在国际单位制中，热力学温度的单位为开尔文（,K,）。摄氏温标中，摄氏温度的单位为摄氏度（）。,6.3,理想气体状态方程,我们把在任何情况下都能严格遵守三条实验定律的气体称为,理想气体,。,即玻意耳定律,、盖吕萨克定律和查理定律，这三条定律是在温度不太低、压强不太大的实验条件下总结出来的。,6.3,理想气体状态方程,例题讲解,1,，,，,，,，,6.3,理想气体状态方程,6.4,理想气体的压强和温度,6.4.1,理想气体的微观模型,1,分子本身的线度与分子间平均距离相比，可以忽略不计，故理想气体分子可看作质点，其运动遵循牛顿运动定律。,2,除碰撞的瞬间外，分子之间以及分子与器壁之间都无相互作用，因此，两次碰撞之间，分子的运动可当作匀速直线运动。,3,分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞，遵守动量守恒定律和能量守恒定律。,6.4.2,平衡态气体的统计假设,6.4,理想气体的压强和温度,气体处于平衡态时，就大量分子的集体统计平均来看，分子在空间的分布是均匀的，且分子向各个方向运动的机会是均等的,。,因此,，对于平衡态气体系统中的大量分子，可作如下统计假设,。,（,1,）容器中单位体积内的分子数处处相等。,（,2,）分子运动速度在各个方向上分量的平方平均值,相等。,6.4.3,理想气体的压强公式,6.4,理想气体的压强和温度,6.4.3,理想气体的压强公式,6.4,理想气体的压强和温度,6.4.3,理想气体的压强公式,6.4,理想气体的压强和温度,6.4.3,理想气体的压强公式,6.4,理想气体的压强和温度,6.4.3,理想气体的压强公式,6.4,理想气体的压强和温度,6.4.4,理想气体的温度公式,6.4,理想气体的压强和温度,例题讲解,2,，,，,，,，,6.4,理想气体的压强和温度,6.5,能量均分定理,6.5.1,自由度,自由度：,是,指确定物体在空间的位置所需的独立坐标数目,。,对气体分子而言，若忽略其本身的大小和结构，把它当作,质点,，则它只有上述的,平动自由度,。若考虑分子的,大小和结构,，则除平动自由度外，它还有相应的,转动自由度和振动自由度,。,但,通常分子内部的振动只有在高温下才显著，因此，,在常温下，可把气体分子看作是刚性分子，不考虑其振动自由度。,（,1,）单原子分子，如,He,，,Ar,等，可看作自由运动的质点，有三个平动,自由度。,6.5,能量均分定理,6.5.1,自由度,6.5,能量均分定理,6.5.1,自由度,6.5.1,自由度,6.5,能量均分定理,6.5.2,能量均分定理,6.5,能量均分定理,6.5.2,能量均分定理,6.5,能量均分定理,6.5.2,能量均分定理,6.6,理想气体的内能,例题讲解,3,，,，,，,，,6.6,理想气体的内能,例题讲解,3,，,，,，,，,6.6,理想气体的内能,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.7.1,速率分布函数,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.7.1,速率分布函数,6.7.2,麦克斯韦速率分布律,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.7.2,麦克斯韦速率分布律,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.7.3,三种统计速率,，,，,1,最概然速率,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.7.3,三种统计速率,，,，,1,最概然速率,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.7.3,三种统计速率,，,，,2,平均速率,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.7.3,三种统计速率,，,，,3,方均根速率,6.7,麦克斯韦速率分布律,例题讲解,4,，,，,，,，,6.7,麦克斯韦速率分布律,6.8,气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,6.8.1,平均碰撞频率,6.8,气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,6.8.1,平均碰撞频率,6.8,气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,6.8.1,平均碰撞频率,6.8.2,平均自由程,，,，,1,动能的,定义,6.8,气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,例题讲解,5,，,，,，,，,6.8,气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,例题讲解,5,，,，,，,，,6.8,气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,本章小结,1,分子运动论和统计规律性,，,，,，,，,（,1,）分子运动论的基本观点为：宏观物体是由大量分子组成的，分子之间有空隙；分子处于不停息的、无规则的运动状态；分子之间存在着相互作用力,。,（,2,）大量偶然随机事件的整体具有确定的规律性，这种规律性称为,统计规律,。,本章小结,2,理想气体状态方程,，,，,，,，,（,1,）大量分子集体所处的状态称为,宏观态,；由系统中所有分子的微观特征来确定的状态称为,微观态,。,（,2,）容器中气体的密度、温度、压强等将处处相等，不随时间发生变化，系统的这种状态称为,平衡态,。,（,3,）在热学中，用压强,p,、体积,V,和温度,T,来描述气体的状态，这三个物理量称为,气体的状态参量,。,（,4,）理想气体的状态方程,为 。,本章小结,3,理想气体的压强与温度,，,，,，,，,本章小结,4,能量均分定理与理想气体的内能,，,，,，,，,本章小结,5,麦克斯韦速率分布律,，,，,，,，,本章小结,6,气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,，,，,，,，,Thanks,大学物理,