資源描述：
《熱學6 非理想氣體 固體 液體》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第六章非理想氣體固體液體重點：范德瓦耳斯方程4學時6-1范德瓦耳斯方程一．理想氣體微觀模型的基本缺陷和范德瓦耳斯氣體模型的提出1．分析分子體積問題在氣體處于高壓狀態(tài)下，必須考慮分子所占的固有體積。理論上可證明，一摩爾氣體內所有分子固有體積的總和為（r=10-10m），以b來表示。2．分析分子間的引力當時，分子間的引力不可忽略弱引力的彈性剛球模型，也稱蘇節(jié)倫模型當時，當時，二．范德瓦耳斯方程1．分子體積引起的修正當氣體分子本身的體積不可忽略時，在氣體體積仍為u的情況下，分子可以自由活動的空間減小為（u-b）（6-1）由于分子有一定的體積，分子與器壁的碰撞
2、將比不計分子體積時的碰撞更頻繁，因而使壓強增大。2．分子力引起的修正如果分子間有引力，除此壓強外，還將由于分子間的相互引力使截面兩邊的氣體間出現彼此對拉的張力作用而使壓強減小，其減少量等于單位截面兩邊氣體分子間的引力之和。此合力既與截面左邊的分子數密度成正比，又與右邊的分子數密度成正比，所以，3．兩項修正的結果（6-2）6（6-3）此即范德瓦耳斯方程。滿足此方程的氣體為范德瓦耳斯氣體。a和b隨氣體種類的不同而不同。三．關于范德瓦耳斯方程的說明與討論1．范德瓦耳斯方程是在理想氣體狀態(tài)方程的基礎上經過關于分子力和分子體積的修正而建立起來的，它比后者更精確地
3、反映了氣體的實際行為。對于稀薄氣體來說，，，范德瓦耳斯方程變?yōu)槔硐霘怏w方程。2．范德瓦耳斯方程偏離實際的原因在于實際氣體分子并不是具有一定直徑的鋼球，而是一個構造復雜的系統(tǒng)。弱引力彈性鋼球的模型是實際分子間相互作用勢能的近似。3．如果將范德瓦耳斯方程加以變形，我們還可以從另一個角度解釋其物理意義。即， （6-4）第一項與理想氣體壓強公式相同，這是氣體內部任一截面兩邊的分子由于輸運動量而產生的壓強；第二項是分子斥力產生的，屬于壓力性質；第三項是分子引力產生的，屬于張力性質。例6-16-2非理想氣體的內能焦耳-湯姆孫效應一．非理想氣體
4、的內能對于理想氣體:對于非理想氣體：（6-5）1mole理想氣體的內能為（6-6）6因為，所以，即二．范德瓦耳斯氣體的內能下面來推導范式氣體的內能與溫度和體積之間具體的函數關系因為是引力，所以對于1摩爾氣體來說，膨脹時反抗此內力所作的功為因此，勢能的增量為積分上式可得如果取氣體無限稀?。╱?￥）時分子間的勢能為零，則C￠=0，所以（6-7）得到一摩爾范式氣體的內能與溫度體積的關系為（6-8）可對氣體絕熱自由膨脹過程解釋。三．焦耳-湯姆孫實驗節(jié)流過程：這種在絕熱條件下高壓氣體經過多孔塞或細孔（針尖型節(jié)流閥）流到低壓一邊的過程。焦耳-湯姆孫效應：氣體在一定
5、壓強下經過節(jié)流膨脹而發(fā)生溫度變化的現象，稱為。，叫焦耳-湯姆孫正效應，也叫致冷效應；，叫焦耳-湯姆孫負效應，也叫致溫效應；，叫焦耳-湯姆孫零效應；此時溫度為轉換溫度；轉換曲線：上轉換溫度四．焦耳-湯姆孫效應的初步解釋運用非理想氣體的內能是溫度和體積的函數這一理論并采用范德瓦耳斯氣體模型來解釋焦耳－湯姆孫效應，從而，驗證非理想氣體的內能不僅與溫度有關而且與體積有關這一論斷的正確性。外界對此系統(tǒng)所作的總功過程絕熱，根據熱力學第一定律，此過程中氣體內能增量將此式改寫得6 即 節(jié)流膨脹前后，終態(tài)與初態(tài)的焓值相等（6-9）應用于不同微觀模型的氣體1．應用于理想
6、氣體 理想氣體的焦耳－湯姆孫效應橫位零效應。2．應用于范德瓦耳斯氣體（6-10）將（6-7）及（6-10）代入（6-9）則有：再將代入上式，經整理得（6-11）討論：（1）當時，，說明氣體節(jié)流膨脹后升溫（出現負效應）；分子間斥力起主要作用。（2）當時，，說明氣體節(jié)流膨脹后降溫（出現正效應）；分子間引力起主要作用。（3）當滿足（6-12）氣體節(jié)流膨脹后零效應。分子間斥力和引力相互抵消。（4）轉換溫度為（6-13）例6-266-3*晶體的宏觀特征和微觀結構一．晶體的宏觀特征1．單晶體2．多晶體3．非晶體（玻璃態(tài)）二．晶體的微觀結構1．晶體的空間點陣2．
7、晶系和空間點陣分類6-4*晶體中粒子的結合力和結合能一．幾種典型的結合力1．離子鍵與離子晶體2．共價鍵與原子晶體3．金屬鍵與金屬晶體4．范德瓦耳斯鍵與分子晶體（1）取向力（2）誘導力（3）色散力5．氫鍵二．結合力的普遍性質結合能6-5*晶體中粒子的無規(guī)則運動固體的熱容和熱膨脹一．熱振動1．晶體熱容的經典理論杜隆-柏替定律2．固體的熱膨脹和熱效應（1）熱膨脹的宏觀規(guī)律例6-3例6-4（2）固體熱膨脹的微觀解釋二．晶體中熱缺陷的產生與運動擴散6-6*液體的微觀結構液晶簡介6一．液體的微觀結構二．液體內部壓強的微觀解釋三．液晶簡介熱致液晶1．長絲狀液晶（向列
8、型液晶）2．螺旋狀液晶（膽畄型液晶）3．疊層狀液晶（近晶型液晶）溶致液晶6-7*液體的表面張力
