大学物理分子动理论ppt课件

1770C，体积减少一半，求气体压强变化多少？
（2）这时气体分子的平均平动动能变化多少？
解： (1) p1V1 p2V2
T1
T2
ຫໍສະໝຸດ Baidu
由已 :V 1知 2V 2,T 127 2 3 730 K ,0
A2
O v iy v iz
A1 l2
vi
v ix
l3 x
z viviixvi y jvik z
平衡态 下器壁各 处压强相 同，选A1 面求其所 受压强。
y
A2
O
i 分子动量增量
mv ix
pix2mivx
mvix A 1 i分子对器壁的冲量 2mv ix
i分子相继与A1面碰撞的时间间隔
x
l1
t 2l /vix
第三篇 热 学
研究物质各种热现象的性质和变化规律
热力学
热力学第一定律 热力学第二定律
气体动理论
统计方法 宏观量是微观量的统计平均
统计物理
麦克斯韦
玻耳兹曼
.
6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程
一、平衡态
热力学系统（热力学研究的对象）： 大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观物体。 外界：热力学系统以外的物体。
6-2 理想气体压强公式
气体对器壁的压强是大量分子对容器不断碰撞的 统计平均效果。
每个分子对器壁的作用 f t
所有分子对器壁的作用 F f t
t
理想气体的压强公式
p F S
一、理想气体的分子模型 1、分子可以看作质点
本身的大小比起它们之间的平均距离可忽略不计。 2、除碰撞外，分子之间的作用可忽略不计。 3、分子间的碰撞是完全弹性的。
平衡条件: (1) 系统与外界在宏观上无能量和物质的交换， (2) 系统的宏观性质不随时间改变。
非平衡态: 不具备两个平衡条件之一的系统。
说明： •平衡态是一种热动平衡
处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为 碰撞， 每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观 量不随时间 改变。
例如：粒子数
箱子假想分成两相同体积的部分， 达到平衡时，两侧粒子有的穿越 界线，但两侧粒子数相同。
i1
N
v ix 2
N n
l1l2l3
p n mvix2
平衡态下
vx2
vy2
vz2
1v2 3
pnm vx2
1nm v2 3
w 1 mv 2 ——分子的平均平动动能 2
p 2 nw 3
气体动理论第一基本方程
6-3 温度的统计解释
一、温度的统计解释
pV M RT Mmol
1N
R
p RTn T
VNA
原有x每天用量 剩余
p1V1 M1T
p2V2 M2T p3 V3 M3 T
分别对它们列出状态方程，有 p 1V 1M M m 1R ol T p 2V 2M M m 2R ol T p 3V 3M M m 3R ol T V 1V 3 M 1M 3xM 2
xM1M3 (p1p3)V1
M2
p2V2
(1301)0329.6(天 ) 1400
理想气体的分子模型是弹性的自由运动的质点。
.
二、理想气体的分子性质 平衡态下：
1、平均而言，沿各个方向运动的分子数相同。 2、气体的性质与方向无关，
即在各个方向上速率的各种平均值相等。
vxvyvz vx2vy2vz2
3、不因碰撞而丢失具有某一速度的分子。
.
三．理想气体的压强公式
y l1
(V,N,m )
压强为1.3107 Pa，若每天用105 Pa的氧气400 l ，问此 瓶氧气可供多少天使用？设使用时温度不变。
解: 根据题意，可确定研究对象为原来气体、用去气 体和剩余气体，设这三部分气体的状态参量分别为 p 1V 1M 1 p 2V 2M 2 p 3V 3M 3使用时的温度为T 设可供 x 天使用
单位时间内i分子对A1面的冲量 2mivxvix/2l1
则 i分子对A1面的平均冲力 Fix2mixvvix/2l1
.
所有分子对A1面的平均作用力
压强
Fx iN 1Fixm l1 iN 1vix2
N
pFx
l2l3
m l1l2l3
N
vix2
i1
mN vix2 i1
l1l2l3N
N
v ix 2
初
A
绝热板
A、B 两体系互不影响
态
B
各自达到平衡态
末
A
导热板
A、B 两体系达到共同
态
B
的热平衡状态
.
A
C
若 A 和 B、B 和 C 分别热平衡，
则 A 和 C 一定热平衡。(比如C
B
是测温计)
（热力学第零定律）
处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观
物理性质——温度
温标：温度的数值表示方法。
热力学温标 T 与摄氏温标 t 的关系
•平衡态是一种理想状态
.
对热力学系统的描述：
1. 宏观量——状态参量
平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。
如 压强 p、体积 V、温度 T 等。
2. 微观量
描述系统内个别微观粒子特征的物理量。 如分子的 质量、 直径、速度、动量、能量 等。
微观量与宏观量有一定的内在联系。
二、温度 表征物体的冷热程度
NA
kRNA1.3 81 023 JK1玻尔兹曼
p nkT
2 p nw
3
w 1mv2 3kT 气体动理论第二基本方程
2
2
温度是气体分子平均平动动能大小的量度
例题:下列各式中哪一式表示气体分子的平均平
动动能？（式中M为气体的质量，m为气体分
子质量，N为气体分子总数目，n为气体分子数
密度，NA为阿伏加得罗常量）
系统分类（按系统与外界交换特点）：
孤立系统：与外界既无能量又无物质交换 封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换 开放系统：与外界既有能量交换又有物质交换
平衡态系统 系统分类（按系统所处状态）：
非平衡态系统 热平衡态: 在无外界的影响下，不论系统初始状态如 何，经过足够长的时间后，系统的宏观性质不随时间 改变的稳定状态。
Tt27 .135
.
三、理想气体状态方程 当系统处于平衡态时，各个状态参量之间的关系式。
理想气体
M
pV
RT
Mmol
M 气体质量
p
Mmol 气体的摩尔质量
I(p1,V1,T1)
•
R普适气体常量
8.31J / mol
o
•
II(p2,V2,VT2)
例：氧气瓶的压强降到106 Pa即应重新充气，以免混 入其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧气，容积为32 l，
√
(A) 3m pV (B) 3M pV
2M
2 M mol
(C)
3 2
npV
(D) 3M 2MmolNApV
解：w 3kT 3R T
2
2NA
3 pVMmol 3 pVmNA 3pVm 2 MNA 2 MNA 2M
.
例:（1）在一个具有活塞的容器中盛有一定的气体。
如果压缩气体并对它加热，使它的温度从270C升到