大學(xué)物理 氣體動(dòng)理論ppt課件.ppt

《大學(xué)物理 氣體動(dòng)理論ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、熱學(xué)的研究對(duì)象：由大量微觀粒子（原子、分子等）所構(gòu)成的物質(zhì)系統(tǒng)，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)（系統(tǒng)）熱學(xué)的內(nèi)容劃分：熱學(xué)分為氣體動(dòng)理論和熱力學(xué)。氣體動(dòng)理論：應(yīng)用統(tǒng)計(jì)的方法推求系統(tǒng)宏觀量與微觀量統(tǒng)計(jì)平均值之間的關(guān)系。研究的是某一個(gè)狀態(tài)。熱力學(xué)：從能量出發(fā)，以大量實(shí)驗(yàn)觀測(cè)為基礎(chǔ)來研究物質(zhì)的熱運(yùn)動(dòng)的宏觀基本規(guī)律及其應(yīng)用。研究的是變化過程中的規(guī)律。熱學(xué)的研究?jī)?nèi)容：熱現(xiàn)象的宏觀特征及其微觀本質(zhì)。第六章氣體動(dòng)理論研究對(duì)象：理想氣體研究方法：統(tǒng)計(jì)方法研究?jī)?nèi)容：研究大量氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其微觀模型解釋。一、平衡態(tài)：1、狀態(tài)與過程：2、平衡態(tài)：系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間

2、變化的狀態(tài)。3、平衡態(tài)的特點(diǎn)：平衡態(tài)是實(shí)際情況的一種抽象和近似。是一種熱動(dòng)平衡。第一節(jié)理想氣體的物態(tài)方程不受外界影響：既不做功也不傳熱。二、氣體的狀態(tài)參量1、體積V：宏觀上講體積表示容器的容積。微觀上看是容器中分子所能夠到達(dá)的區(qū)域。單位是立方米。2、壓強(qiáng)P：宏觀上看，壓強(qiáng)表示容器內(nèi)的氣體對(duì)容器壁單位面積上的壓力。微觀上看，壓強(qiáng)表示容器內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)容器壁單位面積上的平均沖力。單位：帕斯卡。1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=1.013×105Pa。3、溫度T：宏觀上看，溫度表示系統(tǒng)的冷熱程度。微觀上看，表示氣體熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。國際單位是：開爾文（K）。宏觀上描寫氣體狀態(tài)的參量有如

3、下三個(gè)：三、理想氣體物態(tài)方程：1、理想氣體的定義：嚴(yán)格遵守玻意爾定律、蓋-呂薩克定律、查里定律的氣體叫理想氣體。2、理想氣體平衡態(tài)的狀態(tài)方程（克喇伯龍方程）:其中R為普適氣體常數(shù)為氣體的物質(zhì)的量為阿伏加德羅常數(shù)3、狀態(tài)方程的其他形式：分子數(shù)密度RTNNpVA=nkTTNRVNp==A玻爾茲曼常數(shù)ANRk=第二節(jié)理想氣體平衡態(tài)的壓強(qiáng)與溫度公式一、理想氣體的微觀模型：2、分子本身的大小與分子間平均距離相比可以忽略不計(jì)，分子可以看成是質(zhì)點(diǎn)。3、除碰撞的瞬間外，分子間的相互作用力可忽略不計(jì)。因此在兩次碰撞之間分子的運(yùn)動(dòng)可以當(dāng)作勻速直線運(yùn)動(dòng)。氣體分子與分子之間的碰撞以及

4、分子與容器壁之間的碰撞可以看作是完全彈性碰撞?？傊硐霘怏w可看作是一群彼此間無相互作用的無規(guī)運(yùn)動(dòng)的彈性質(zhì)點(diǎn)的集合。1、分子永不停息地作無規(guī)則運(yùn)動(dòng)。二、平衡態(tài)的統(tǒng)計(jì)假設(shè)——等幾率原理1、理想氣體處于平衡態(tài)時(shí)，分子出現(xiàn)在容器內(nèi)各處的幾率相等。即分子數(shù)密度處處相等，具有分布的空間均勻性。2、分子朝各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的幾率相等，具有運(yùn)動(dòng)的各向同性。推論：分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的速度分量的各種平均值應(yīng)該相等。結(jié)論：速度分量的方均值等于速度平方的平均值的三分之一。三、壓強(qiáng)公式：1、壓強(qiáng)的微觀解釋（伯努利）：大量氣體分子單位時(shí)間內(nèi)給予器壁單位面積上的平均沖力。2、推導(dǎo)過程：一次碰撞

5、給予A的沖量為：碰撞前的速度{}碰撞后的速度{}l1l2l3vAviximxyzl1l2l3mviA--單位時(shí)間內(nèi)該分子給予A沖量：--N個(gè)分子在單位時(shí)間給予A的總沖量：--分子在容器中x方向來回做速度為的勻速運(yùn)動(dòng)，假設(shè)在這期間沒有與其它分子碰撞，與A發(fā)生的兩次相鄰碰撞的時(shí)間間隔（周期）--單位時(shí)間內(nèi)給予A的沖量即平均沖力：--壓強(qiáng)：此即是理想氣體的壓強(qiáng)公式l1l2l3mviA由理想氣體的壓強(qiáng)公式，可以看出壓強(qiáng)取決于分子的數(shù)密度和分子平均平動(dòng)動(dòng)能。理想氣體的壓強(qiáng)公式適用于由大量分子構(gòu)成的系統(tǒng)。且與容器的形狀無關(guān)。理想氣體的壓強(qiáng)公式四、溫度公式：溫度公式上式表明

6、：溫度是分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的反映，并且只具有統(tǒng)計(jì)意義，即只有當(dāng)組成系統(tǒng)的分子數(shù)目很大時(shí)，溫度才具有意義。幾個(gè)分子構(gòu)成的系統(tǒng)，溫度是沒有意義的。由理想氣體的物態(tài)方程及理想氣體的壓強(qiáng)公式第三節(jié)能量均分定理和理想氣體的內(nèi)能一、自由度1、自由度的定義：確定一個(gè)物體的位置所需要的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)，叫該物體的自由度。飛機(jī)（看成質(zhì)點(diǎn)）在天空飛行，自由度為3；輪船（看成質(zhì)點(diǎn)）在大海中航行，自由度為2；火車（看成質(zhì)點(diǎn)）在鐵道上運(yùn)行，自由度為1；結(jié)論：物體受到的約束越多,自由度就越小。2、單原子氣體分子的自由度：i=33、剛性雙原子氣體分子的自由度：xyz3個(gè)平動(dòng)自由度（t）和2

7、個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度（r）。4、剛性多原子氣體分子的自由度：3個(gè)平動(dòng)自由度和3個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。xyz二、能量按自由度均分定理1、分子的平均平動(dòng)動(dòng)能根據(jù)平均平動(dòng)動(dòng)能的定義可知：由于得表明：當(dāng)理想氣體處于平衡態(tài)時(shí)，分子的每個(gè)平動(dòng)自由度平均分得的能量。由理想氣體的溫度公式：與比較得：2、平動(dòng)自由度均分的能量3、能量按自由度均分定理當(dāng)理想氣體處于平衡態(tài)時(shí)，分子的每個(gè)平動(dòng)自由度和每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度平均分得的能量為。分子的平均動(dòng)能：三、理想氣體平衡態(tài)的內(nèi)能：1、內(nèi)能的定義：系統(tǒng)中熱運(yùn)動(dòng)能量的總和，叫系統(tǒng)的內(nèi)能。用E表示。由于熱運(yùn)動(dòng)在微觀上看是分子的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。所以系統(tǒng)的內(nèi)能就是系統(tǒng)內(nèi)分子

8、的動(dòng)能和勢(shì)能之和。即：由于任何物體的熱