大學(xué)物理課件 氣體動理論.ppt

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1、熱學(xué)統(tǒng)計物理學(xué)（微觀）熱力學(xué)（宏觀）氣體動理論（基礎(chǔ)）統(tǒng)計力學(xué)漲落理論熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第三定律熵統(tǒng)計物理學(xué)理論經(jīng)熱力學(xué)得到驗證，熱力學(xué)理論經(jīng)統(tǒng)計物理學(xué)的剖析了解其微觀本質(zhì)。第四編熱學(xué)一）研究的對象---氣體分子二）研究的目的---了解氣體的宏觀狀態(tài)參量與（溫度、壓強、內(nèi)能等）分子微觀運動之間的關(guān)系。三）研究的依據(jù)----由實驗得出的關(guān)于分子運動的三個基本論點。1）一切物質(zhì)都是由許多不連續(xù)的、彼此之間有一定間隔的微觀分子構(gòu)成。（不是天衣無縫，渾然一體。）如：氣體---可以壓縮；液體----50cm3的水+50cm3的酒精=97cm3

2、r混合物。第14章氣體動理論§14-1氣體分子的熱運動固體---也不是鐵板一塊。高壓2）分子之間存在相互作用力--分子力。為斥力且減少時F急劇增加為平衡態(tài)，F(xiàn)=0為吸引力且增加時F先增再減少注意?d可視為分子力程；數(shù)量級在10-10--10-8m數(shù)量級，可看為分子直徑（有效直徑）。?分子力是電性力，大大于萬有引力。Fd3）分子作永不停息的運動---熱運動證據(jù)--布朗運動（1927年）布朗運動實際上是大量分子‘無規(guī)則’運動漲落沖擊所致。而且溫度越高運動愈劇烈。四）研究方法----經(jīng)典統(tǒng)計法----在大量無規(guī)則事件中運用幾率（概率）的概念找出事物的方法。什么是幾率？

3、什么是統(tǒng)計規(guī)律呢？§14-2理想氣體狀態(tài)方程一、狀態(tài)參量在熱學(xué)和熱力學(xué)中，為了描述物體的狀態(tài)，常采用一些表示物體有關(guān)特性的物理量作為描述狀態(tài)的參數(shù)，稱為狀態(tài)參量。1）體積V---氣體所占的空間（從幾何描述）注意：體積并不是所有分子體積之和，因分子之間有間隔。2）壓強---作用在器壁上單位面積上的力（從力學(xué)角度描述）注意：a）氣體產(chǎn)生的原因是大量分子對器壁的碰撞面非氣體分子的重量。b）單位多而雜SI制：CGS制工程上：一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）氣象上：（巴）3）溫度---溫度的概念比較復(fù)雜，本質(zhì)與物質(zhì)分子運動密切相關(guān)，溫度的高低反映物質(zhì)內(nèi)部分子運動劇烈程度的不同。單位

4、---開爾文（SI制）和攝氏溫標(biāo)（日常）熱力學(xué)第零定律：在與外界影響隔絕的條件下，如果處于確定狀態(tài)下的物體C分別與物體A、B達(dá)到熱平衡，則物體A、B也是相互熱平衡的。（1930，否勒）熱力學(xué)第三定律：不可能使一個物體冷卻到絕對零度（0K）的溫度。（1912年，能斯特）二、平衡態(tài)注：氣體的平衡態(tài)是一種熱動平衡狀態(tài)！當(dāng)氣體與外界交換能量時，它的狀態(tài)就發(fā)生變化。氣體從一狀態(tài)不斷變化到另一狀態(tài)，期間所經(jīng)歷的過渡方式稱為變化的過程。如果過程所經(jīng)歷的所有中間狀態(tài)都無限接近平衡態(tài)，這個過程就稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程，也稱為平衡過程。氣體內(nèi)部各部分具有相同的溫度和相同的壓強的狀態(tài)，而且長

5、期維持這一狀態(tài)不變，這種狀態(tài)稱為氣體的平衡狀態(tài)。三、理想氣體狀態(tài)方程理想氣體反映了各種氣體密度趨近于零的共同極限性質(zhì)。實際氣體在壓強不太大（與大氣壓相比）和溫度不太低（與實溫相比）的情況下可視為理想氣體。理想氣體狀態(tài)方程（門捷列夫--克拉伯龍方程）式中：M為氣體質(zhì)量?為摩爾質(zhì)量R為普適氣體常數(shù)，在國際單位中：方程的適用條件：a理想氣體；b熱動平衡態(tài)。理想氣體方程的簡要形式設(shè)系統(tǒng)的總質(zhì)量為M，分子總數(shù)為N，分子質(zhì)量為則又因為一摩爾理想氣體的分子數(shù)為故摩爾質(zhì)量理想氣體方程的簡要形式波爾茲曼常數(shù)分子數(shù)密度波爾茲曼常數(shù)§14-3氣體分子的統(tǒng)計規(guī)律一、統(tǒng)計規(guī)律性隨機事件：

6、在一定條件下可能發(fā)生也可能不發(fā)生的事件稱隨機事件或偶然事件。?擲骰子---擲一次出現(xiàn)一點至六點的情況均有可能，但大量擲出以后，每一點子出現(xiàn)的次數(shù)都占六分子之一。而且擲的次數(shù)越多，各點出現(xiàn)點子的數(shù)目越接近六分之一。這時我們說每種點子出現(xiàn)的幾率為六分之一。?擲硬幣---各面出現(xiàn)的幾率為二分之一。?口袋子中摸球----袋中10個小球，三紅七蘭，摸出紅球的幾率為十分之三，蘭球為十分之七。?幾率分布實驗示教出現(xiàn)中間多，兩邊少的幾率分布統(tǒng)計規(guī)律性：是大量隨機事件所服從的規(guī)律性，是大量隨機事件的必然結(jié)果。漲落現(xiàn)象：對于統(tǒng)計平均值的偏離現(xiàn)象。統(tǒng)計規(guī)律只適合于大量隨機事件所組成的

7、體系，隨機事件數(shù)量越大，漲落越小，由統(tǒng)計規(guī)律得到的結(jié)果就越準(zhǔn)確。二、概率、統(tǒng)計平均值1、概率：事件發(fā)生的可能性大小的量度。隨機事件A出現(xiàn)的次數(shù)與試驗總次數(shù)N的比的極限就是事件A的概率。若某一物理量可取有限個（n個）數(shù)值，其概率分別為，顯然它們的所有可能取值的概率之和等于1，即：歸一化條件2、統(tǒng)計平均值測得量值的次數(shù)測得量值的次數(shù)測得量值的次數(shù)算術(shù)平均值：顯然，測量次數(shù)越多，平均值越精確。定義當(dāng)總測量此數(shù)時，物理量A的算術(shù)平均值的極限為該量的統(tǒng)計平均值，即：麥克斯韋速率分布律某一特定時刻觀測某一特定分子，其運動速度大小和方向是偶然的、不確定的。但大量分子在一定條件

8、下，速度的分布卻是遵從一