第四章气体动理论PPT课件
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气体动力学基础PPT课件
气体动力学基础_1
23
第二章 一维定常流的基本方程
§2.1 应知的流体力学基本概念
• 无限多个连续分布的流体微团 组成的连续介质的假设（
Euler明确，1752）。而非分子论。适用于l/L<1/100，例
如100公里以下的大气与飞行器
• 一维定常流 1-D Steady flow，流线 Streamline，
3
第一章 绪论
§1.1 气体动力学的涵义
气体动力学是
➢ 流体力学的一个分支，在连续介质假设下，研
究与热力学现象有关的气体的运动规律及其与
相对运动物体之间的相互作用。
➢ 气体在低速流动时属不可压缩流动，其热力状
态的变化可以不考虑；但在高速流动时，气体
的压缩效应不能忽略，其热力状态也发生明显
的变化，气体运动既要满足流体力学的定律，
学科名 Discipline 流体力学 Fluid Dynamics 空气动力学 Aerodynamics 气体动力学 Gas Dynamics
主要研究范围 Primary Scope
不可压缩流体动力学 Incompressible Fluid Flow
不可压缩＋可压缩流体动力学 Incom-＋Com-pressibleLeabharlann 解析解，螺旋桨理论，飞机设计
1904-20年代，普朗特Prandtl（德）的普朗特－迈耶流动理论，（超音
速膨胀波和弱压缩波），风洞技术，边界层理论，机翼举力线、举
力面理论，湍流理论，接合理论流体与实验流体，奠定了现代流体
力学气体动力学研究的基础
1910年瑞利和泰勒研究得出了激波的不可逆性
1933年泰勒和马科尔提出了圆锥激波的数值解
气体动力学基础_1
大学物理气体动理论
气体分子之间的相互作用力产生的势能， 由于气体分子之间的距离非常大，因此气 体分子的势能通常可以忽略不计。
分子动理论的基本假设
分子之间无相互作用力
气体分子之间不存在相互作用的力，它们之间只 存在微弱的范德华力。
分子运动速度服从麦克斯韦分布
气体分子的运动速度服从麦克斯韦分布，即它们 的速度大小和方向都是随机的。
分子碰撞的统计规律
分子碰撞的随机性
01
气体分子之间的碰撞是随机的，碰撞事件的发生和结果都是随
机的。
分子碰撞频率
02
单位时间内分子之间的碰撞次数与分子数密度、分子平均速度
和分子碰撞截面有关。
碰撞结果的统计规律
03
碰撞后分子的速度方向和大小的变化遵循一定的统计规律，可
以用概率密度函数来描述。
热现象的统计解释
大学物理气体动理论
• 引言 • 气体动理论的基本概念 • 气体动理论的基本定律 • 气体动理论的统计解释 • 气体动理论的应用 • 结论
01Biblioteka 引言主题简介气体动理论
气体动理论是通过微观角度研究气体 运动状态和变化的学科。它以分子运 动论为基础，探究气体分子运动的规 律和特性。
分子模型
气体动理论中，将气体分子视为弹性 小球，相互之间以及与器壁之间发生 弹性碰撞。通过建立分子模型，可以 更好地理解气体分子的运动特性。
对未来研究的展望
随着科学技术的发展，气体动理 论仍有很大的发展空间和应用前
景。
未来研究可以进一步探索气体分 子间的相互作用和气体在极端条 件下的行为，例如高温、高压或
低温等。
气体动理论与其他领域的交叉研 究也将成为未来的一个重要方向， 例如与计算机模拟、量子力学和
《气体动理论》课件
理想气体和非理想气体
理想气体特点
非理想气体行为
介绍理想气体的定义及数学模型， 并讨论实际情况下的限制。
讨论非理想气体的行为和模型， 广泛应用于现实世界中的工作流 程。
气液相变
深入介绍气体液化过程，重点解 析液化温度、压力的变化以及转 化过程对气体状态的影响。
气体的状态方程
1
理想气体状态方程
推导理想气体状态方程，让大家更深刻地认识理想气体。
Brownian运动及其应用
1
Brownian运动的定义
深入解析Brownian运动的概念以及相关特征，探究这一运动常见于哪些实际场 合。
2
Brownian运动在物理、化学和生物学领域中的应用
说明Brownian运动在物理、化学和生物学领域中的具体场合和应用方式。
3
Brownmann分布
深入探究Maxwell-Boltzmann速度分布函数的计 算方法和理论分析。
气体状态参数的统计分布
温度的分布
探究气体温度的分布规律，着重 讲解气体分子运动论的应用。
压强的统计分布
其他参数的分布
讲解气体状态下压强的统计分布 规律，为大家解析气体物理原理。
介绍气体其他状态参数的统计分 布规律，从宏观视角理解气体行 为。
气体动理论
欢迎来到《气体动理论》课件！本次课程将会深度探究气体动力学原理，从 理想气体以及状态方程到分子运动论等方面为大家进行详细讲解。
气体动理论的定义
1 定义
介绍气体动力学的含义，为后续课程奠定基础。
2 分子速度分布
讲解分子运动的速度分布规律，从微观层面理解气体特性。
3 压强与温度的关系
探究压力与温度的关系以及状态方程的推导。
大学普通物理学经典课件——气体动理论
出现的可能性大小 .
归一化条件
i
i
Ni iN
1
§7.2 平衡态 理想气体状态方程 一 气体的物态参量及其单位（宏观量）
1 气体压强 p ：作用于容器壁上
单位面积的正压力（力学描述）.
p,V ,T
单位： 1Pa 1N m2
标准大气压：45纬度海平面处, 0 C 时的大气压.
1atm 1.013 105 Pa
~ 107 m; z ~ 1010次 / s
对于由大 量分子组成的 热力学系统从 微观上加以研 究时，必须用 统计的方法 .
小球在伽 尔顿板中的分 布规律 .
............ ........... ............ ........... ............ ........... ............
2mvix
两次碰撞间隔时间
2x vix
单位时间碰撞次数 vix 2x
单个分子单位时间施于器壁的冲量 mvi2x x
y
A2o
z
- mmvvvxx
x
单个分子单位时间 施于器壁的冲量
A1 y
mvi2x x
大量分子总效应
zx
单位时间 N 个粒子
对器壁总冲量
mvi2x ix
m x
i
vi2x
Nm vi2x x iN
pV m RT M
例1 在水面下深为50.0m的湖底处（温度为4.0 ℃ ）， 有一个体积为1.0×10-5m3的空气泡升到湖面上来，若 湖面的温度为17℃，求气泡到达湖面的体积（取大气 压p0=1.013×105Pa）。
§7.3 理想气体压强公式 一 理想气体的微观模型
1）分子本身的线度比起分子之间的距离小 了很多，以至于可以忽略不计（可视为质点）
气体动理论
平衡过程：气体和外界交换能量时，气体的状态就会发生改变，
当气体从一个状态变化到另一个状态，在这期间所经历的中间状 态如果无限接近平衡态，这个过程则成为平衡过程。
三、理想气体状态方程
对质量为m的理想气体
PV RT
其中 ＝m/M —气体的摩尔数， M —的摩尔质量，
普适恒量：R＝8.31J/（mol· K）—气体常数 摄氏温度 t 与理想气体温度 T的关系 t=T-273.16
2 vz
1 3
v
2
四 压强公式的推导
理想气体的压强是大量气体分子在单位 时间内作用在单位面积上的冲量的统计平均 值。
a. 利用理想气体模型； b. 利用平衡态的统计假设。
设 边长分别为 l1 、2 及 l 3 的长方体中有 N 个全 l 同的质量为m 的气体分子，计算 A1壁面所受压强 . 单个分子对器壁碰 撞特性: 偶然性 、 不连续性.
F f ix
i 1 N
N
mv l1
2 ix
i 1
3 A1面受到的压强为：
P F S
i 1
N
mv ix l1 l 2 l 3
体积V
2
V l1l 2 l 3
压强
P
i 1
N
mv ix V
2
上下同乘 N 得
P
N V
m
i 1
N
v ix N
应用统计规律
2
分子数密度
R ( T 2 T1 ) m/M mol理想气体温度由T1变化到T2的 内能增量 2
统计规律
压强公式的推导及物理意义
气体分子平均平动动能和温度的关系
1. 温度公式的推导
课件：气体动理论理想气体模型
o r0
r
分子力
二、理想气体模型 理想气体的微观模型
1）分子可视为质点，运动遵循牛顿运动定律。 （经典力学）
2）分子间、分子与器壁间的碰撞是完全弹性的。
3）除碰撞瞬间外，分子间无相互作用。
§9-2 气体状态参数 理想气体状态方程
一、气体系统的平衡态
一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随时间变化的状态称为平 衡态 .（理想状态）
4、分子之间存在分子力作用
假定分子间的相互作用力有球对称性时，分子间的相互
作用(分子力)可近似地表示为
当 r 时r0，分子处于平衡
状态，分子力为零；
当 r r时0 ，分子力
主要表现为斥力；
当 r 时r0，分子力
主要表现为引力.
当r 109 m时，F 0。
f rs rt
(s t)
F r0 ~ 1010 m
单位：1m3 103 L 103dm3
压强(p) 作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）
单位： 1Pa 1N m2
温度(T) 气体冷热程度的量度（热学描述）.
单位：温标 K（开尔文）. T 273.15 t
国际上规定水的三相点温度为273.16 K
1mol水的体积为：18×10-6m3， 每个分子体积约 3.0×10-29m3
2、分子在永不停息地作无规则的热运动
分子热运动的一般形式：布朗运动。
例如：(1) 气体、液体、固体的扩散
水和墨水的混合
相互压紧的金属板
(
布
(2) 布朗运动
朗 运
动
)
3、分子之间以及分子与器壁之间进行着频繁碰撞
碰撞引起系统中动量的均匀化，同样碰撞还将引起系统中 分子能量的均匀化、分子密度的均匀化、分子种类的均匀化等。 与此相应，系统表现了一系列宏观性质的均匀化。
第四章 气体动理论
§4-1
分子动理论的基本观点
一、物质微观结构的物理图象 1、物质是由大量的微观粒子——原子或分子组 成的； 2、分子在作永不停息的无规则运动； 3、分子之间有相互作用力。 综上所述，一切宏观物体（不论它是气体、 液体、还是固体）都是由大量的原子或分子组 成的；所有分子都在不停的、无规则运动中； 分子之间有相互作用力。这就是关于物质微观 结构的三个基本观点。
(s t )
C2 引力： f1 t , C2、t均 0 r 斥力： f C 1 , C 、s均 0 2 1 s r t:4 ~ 7 s : 9 ~ 13
2、图线
（f—r图线）
三、分子间的势能曲线（Ep—r图线）
1、分子间的势能： dE p fdr
C1 C2 E p fdr ( s t )dr r r C1 C2 s 1 t 1 ( s 1)r (t 1)r
N pV RT NA
p nkT
温度 T 的物理意义
1 2 3 平 m v kT 2 2
1） 温度是分子平均平动动能的量度 平 T （反映热运动的剧烈程度）.
2）温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义.
3）在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均 相等。 注意 热运动与宏观运动的区别：温度所反 映的是分子的无规则运动，它和物体的整 体运动无关，物体的整体运动是其中所有 分子的一种有规则运动的表现.
由于热力学方法的局限性，我们对平衡态下系统内 部的情况不了解，从而对温度和理想 气体的理解 也很肤浅，对气体的压强更是一无所知，因此，为 了全面了解平衡态下的基本热学信息，我们必须用 分子物理学的方法从微观本质上加以认识。
• 气体动理论是统计物理学的基础； • 气体动理论是从微观的观点来研究气体的热学 性质； • 解释气体的温度、压强、热容、内能等的微观 本质； • 建立统计的概念。
第四章气体动理论
特点或假设： 特点或假设： 1 d ——分子线度 分子线度
r
d
d →0
分子可看成质点
2 除碰撞的瞬间外，分子间及分子与器壁间无作用力 除碰撞的瞬间外， * 高度变化不大，分子受的重力忽略不计 高度变化不大，
f →0
3 分子间及分子与器壁间的碰撞为完全弹性碰撞 理想气体的无引力的弹性质点模型： 理想气体的无引力的弹性质点模型：
例2]
氧气的温度是300K，求（1）氧分子的 ε t ;（2）氧分子的方均 ， 氧气的温度是 ） （ ） 根速率;（ ） 根速率 （3）以此方均根速率运动的氧分子的动量 v 2 ;（4）设 （ ） m 在边长为0.1m的立方容器中 以 2 的立方容器中,以 在边长为 的立方容器中 v 运动的一个氧分子在两个相对 的器壁之间往返作弹性碰撞,试求器壁所受到的平均作用力 器壁 的器壁之间往返作弹性碰撞 试求器壁所受到的平均作用力;(5)器壁 试求器壁所受到的平均作用力 的单位面积上所受一个氧分子的平均作用力是多少,( 需要有多少 的单位面积上所受一个氧分子的平均作用力是多少 6)需要有多少 个以方均根速率运动的分子才能在器壁上产生1个大气压的压强 个以方均根速率运动的分子才能在器壁上产生 个大气压的压强,(7) 个大气压的压强 将上面所求的分子数与同一大小的容器中的氧气在300K和1个 大 和 个 将上面所求的分子数与同一大小的容器中的氧气在 气压下实际所含的分子数作一比较. 气压下实际所含的分子数作一比较
9
2. 压强公式的推导
ur vi
N个同类分子组成的 个同类分子组成的 气体，分子质量为m 气体，分子质量为
10
dI p 气体的压强： 气体的压强： = dAdt
v p = nm 3 2 p = nε t 3
r
d
d →0
分子可看成质点
2 除碰撞的瞬间外，分子间及分子与器壁间无作用力 除碰撞的瞬间外， * 高度变化不大，分子受的重力忽略不计 高度变化不大，
f →0
3 分子间及分子与器壁间的碰撞为完全弹性碰撞 理想气体的无引力的弹性质点模型： 理想气体的无引力的弹性质点模型：
例2]
氧气的温度是300K，求（1）氧分子的 ε t ;（2）氧分子的方均 ， 氧气的温度是 ） （ ） 根速率;（ ） 根速率 （3）以此方均根速率运动的氧分子的动量 v 2 ;（4）设 （ ） m 在边长为0.1m的立方容器中 以 2 的立方容器中,以 在边长为 的立方容器中 v 运动的一个氧分子在两个相对 的器壁之间往返作弹性碰撞,试求器壁所受到的平均作用力 器壁 的器壁之间往返作弹性碰撞 试求器壁所受到的平均作用力;(5)器壁 试求器壁所受到的平均作用力 的单位面积上所受一个氧分子的平均作用力是多少,( 需要有多少 的单位面积上所受一个氧分子的平均作用力是多少 6)需要有多少 个以方均根速率运动的分子才能在器壁上产生1个大气压的压强 个以方均根速率运动的分子才能在器壁上产生 个大气压的压强,(7) 个大气压的压强 将上面所求的分子数与同一大小的容器中的氧气在300K和1个 大 和 个 将上面所求的分子数与同一大小的容器中的氧气在 气压下实际所含的分子数作一比较. 气压下实际所含的分子数作一比较
9
2. 压强公式的推导
ur vi
N个同类分子组成的 个同类分子组成的 气体，分子质量为m 气体，分子质量为
10
dI p 气体的压强： 气体的压强： = dAdt
v p = nm 3 2 p = nε t 3
大学物理学(第二版)课件：气体动理论
分子的自由度为i，则一个 分子平均能量为ikT/2， 1摩尔理想气体内能
E＝ i 2
kT
NA
i 2
RT
m/M摩尔理想气体内能
说明： •理想气体的内能与温度、分 子数和分子的自由度有关。 •理想气体内能仅是温度的函 数，即E=E(T)。 •理想气体从T1→T2,不论经 过什么过程，内能变化为
E＝ m i RT M2
3. 分子(或原子)之间存在相互作用力
如： 铅柱重新接合、流体很难压缩 吸引力——固、液体聚集在一起 排斥力——固、液体较难压缩
分子力f与分子间距离r的关系
分子力 f 与分子之间的距离r有关 存在一个r0——平衡位置
r= r0≈10-10m时，分子力为零 r < r0分子力表现在排斥力 r > r0分子力表现在吸引力
J z2
t = 3, r = 2, v = 0
i=t+r+v=5
（3）非刚性双原子分子气体，其分子运动比刚性双原子 分子多了一个沿x轴方向的振动
1 2
mvC2x
1 2
mvC2y
1 2
mvC2z
1 2
J
2 y
1 2
J
2 z
1 2
v
2 Rx
1 kx2 2
t = 3, r = 2, v = 2
i=t+r+v=7
t
1 2
mv
2 x
1 2
mv
2 y
1 2
mv
2 z
t = 3, r = 0, v = 0
i=t+r+v=3
（2）刚性双原子分子气体，即分子中两个原子之间的距离 固定不变，只有整体平动和转动，绕x轴的转动惯量近似为 零，没有振动
气体动理论
MpV 解： T不变，设每天用去m 质量的气体 m RT Mp1V1 使用前，气体质量为 m1 RT Mp2V1 m2 充气时，气体质量为 RT
使用天数：
m1 m2 ( p1 p2 )V1 N 9.6天 m pV
§7.4
理想气体压强公式与温度公式
一、理想气体的微观模型
热力学第零定律——测温原理 热平衡：两热力学系统互相热接触，经过一段时 间后它们的宏观性质不再变化，即达到了热平衡 状态。
热力学第零定律：在不受外界影响的条件下，如 果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，则这 两个系统彼此也处于热平衡。
A A
B
C
B C
温度 T —— 表征物体的温暖程度
在宏观层次上：温度是表征热平衡状态下系统的 宏观性质的物理量。处于热平衡的两个系统，它 们的温度是相同的。 在微观层次上：温度是物 质分子无规则运动的量度。 这种微观运动在宏观上不 能直接观察，观察到的是 温度。随着温度的升高， 微观运动也加强。 温度 —— 某种温度计上的读数
1 2 kt v 分子平均平动动能 2
是大量分子运动的集体表现，决定于微观量 的统计平均值。 对少数分子压强无意义。
四、理想气体的温度公式 理想气体状态方程 压强公式
p nkT
说明： 温度是分子平均平动动能的量度，是分子热 运动剧烈程度的标志。 温度是大量分子热运动的集体表现，是统 计性概念，对个别分子无温度可言。
热运动：物质中大量微观粒子的无规则运动 热学：是研究与热现象（热运动的集体表现）有关 的规律的学科。 ①宏观理论：热力学（宏观理论） 从实验事实出发，以热力学基本规律为基础，用 逻辑推理的方法研究物质各宏观性质间的关系，以 及热运动过程进行的方向和限度。 ②微观理论：统计物理学（微观理论）
第4章气体动理论
小球每次落入哪个狭槽是不
完全相同的，这表明在一次
实验中小球落入哪个狭槽中 是偶然的。 尽管一个小球落入哪个槽中 是偶然的，但大量小球的分 布规律则是确定的，即遵从
统计分布规律。
7
统计规律：当小球数N 足够大时小球的分布具有统计规律。
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
子，如果分子有 t 个平动自由度，r 个转动自由度，则气体分 子的平均动能为
1 i ( t r ) kT kT 2 2
单原子分子
双原子分子
多原子分子
3 kT 2
5 kT 2
6 kT 2
27
★ 理想气体的内能 实际气体的内能 气体分子热运动的各种形式的动能和势能的总和。 平动动能 分子动能 转动动能 振动动能 分子振动势能
i i
于1，称为概率的归一化条件。
6
小球在伽尔顿板中的分布规律
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
单位： 8.31J · mol-1 · K-1
4
★ 统计规律
一定条件下，大量偶然随机事件的整体具有确定的规律
性，这种规律称为统计规律。
对单个分子运用力学规律，对大量分子求统计平均值， 从而建立大量分子微观量的统计平均值与系统宏观量之 间的关系。这种关系就是所要寻求的统计规律。
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FA1
N i1
ml1 vi2x
m l1
N
vi2x
i 1
N
vi2xv12xv22xvN 2 x
i1
故若令
vx2
v12x
v22xvN 2 x N
表示分子在X方向速 度平方的平均值， 16
N
那么
v2 Nv2
ix
x
i1
于是所有分子在单位时间内施于A1面的冲力为
N
FA1
i1
m l1vi2xm l1 iN 1vi2x
– 忽略分子间的相互作用力
– 分子之间、分子与器壁之间的碰撞认为是弹 性碰撞。
– 分子的运动服从经典力学规律
• 在通常条件下，实际气体的行为与理想气
体很接近。
9
四、理想气体的状态方程
热平衡态下，系统各个状态参量之间满足一定的关 系，这样的关系叫系统的状态方程
克拉珀龙方程
PV M RT
式中Ｒ是气体普适常量，在ＳＩ中
7
※ 用来描写热平衡态下各种宏观属性的物理量叫系 统的宏观参量。
p 2、气体的状态参量有： （1） 气体压强 ：作用于容器 壁上单位面积的垂直力（力学描述）.
单位： 1 P a1 N m 2
标准大气压：45 纬度海平面处, 0C 时的大气压.
1 at m 1 .01 13 5P 0 a
（2） 体积 V : 气体所能到达占据的空间
–分子速度因分子间的频繁碰撞而极度杂 乱，各种速度都可能出现。
– 不计重力，分子按位置的分布均匀，在 容器内各点出现的概率相同，即分子数 密度处处相同。
n dN N dV V
11
• 平衡态时，分子速度按方向的分布是均匀 的。
vx vy vz 0
对每个分子 v2vx2vy2vz2
v2 vx2vy2vz2
由牛顿第三定律，i分子给予器壁的冲量为 2mv ix 15
２、i分子在单位时间内施于A1面的平均冲力
v
i分子单位时间内时间内施于A1面的总冲量（冲力）为
2 mv
ix
vix 2l1
1 l1
mv
2 ix
其量纲关系为 秒（ 次 秒 力力）
３、所有分子在单位时间内对器壁的冲力──对i求和
• 举例：下雨天打伞，手握伞把感受到雨水的压 力。
13
将理想气体分子看作彼此间无相互作用的遵守经典 力学规律的弹性质点。即满足下述条件
• 分子可以看作质点。（除特别考虑） • 除碰撞外，分子之间，分子与器壁不计相互作用力。 • 分子间，分子与器壁间的碰撞是完全弹性的。遵守 动量和能量守恒律。
14
y
分子间有作用力，临界半径
r0 ~ 10-10m
6
二、气体的状态参量 平衡态
1、平衡态 指在不受外界影响的条件下，系统的宏 观性质不随时间变化的状态。
※ 从微观的角度应理解为动态平衡态。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。这称为动态平衡。 ※ 平衡态是一种是理想概念 ※ 平衡态时，系统与外界没有能量和物质的交换， 系统内部也没有各种形式的能量交换。
l 1
设一容器，边长为1、 2、3，内有Ｎ个分子。
A 2
A 1
设器壁光滑，考虑速
l
z
v y
v
i
0 v
v x
z
l 3
2
度为vi的分子 ,现讨论其
x 对于Ａ１面的碰撞。
１、先考察一个分子（例如i分子）一次碰撞中给予 器壁A1的冲量
对于i分子： P ( m ) v m v 2 mv
ix
ix
ix
ix
热力学 则是以观察和实验为依据，从能量的观 点来说明热、功等基本概念，以及他们之间相互转换 的关系和条件。
为便于讨论，先说明如下几点：
3
１、热运动和热现象
热运动：指宏观物体内部诸微观粒子（分子、原子、 离子）的永不停息的无规则的运动。
热现象：指与物体的冷、热变化相关的物性变化及物 态变化等现象。
２、微观量和宏观量 微观量：与每个分子自身相关的质量、动量、体积、
Ｒ＝8.31 (J·mol-1·K-1)， 是气体的摩尔质量
• 令 n N 气体分子数密度（并非摩尔数）
V
k R 8.31 N A 6.0231023
1 .3 1 8 2 0 J 3 /K波尔兹曼常量
PnkT10
五、分子集体的统计性假设
• 对平衡态的理想气体，大量分子集体行 为，统计力学认为
能量等物理量。 宏观量：在实验中能直接测量的描述热现象的宏观性
质的物理量，例如：压强、密度、温度、内能等。
3、热学研究的两种方法 热力学：经验规律加逻辑推理的方法。 气体动理论：统计的方法。
两者相辅相成 4
第四章 气体动理论
§4-1 气体动理论的基本理论 §4-2 理想气体的压强和温度 §4-3 能量按自由度均分定理 §4-4 麦克斯韦速率分布律
5
§4—1 气体动理论的基本概念
一、物质的微观模型
1、热力学系统 由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成
的宏观物体或系统称为热力学系统
热力学系统中大量微观粒子做永不停息的无规则的 热运动的宏观表现称为热现象，（与温度相关）
1mol 物质中的分子（或原子）数为阿伏加德罗常 量
NA=6.0221367×1023/mol
vx2 vy2 vz2
1 3
v2
12
§4-2 理想气体的压强和温度
一、理想气体分子压强的统计意义
• 在容器内作无规则热运动的气体分子，不断与 器壁相碰，就某一气体分子而言，他碰撞器壁 是断续的，但大量分子频繁碰撞器壁的综合作 用，在宏观上就表现为对器壁施加持续衡定的 压力，其大小等于单位时间内大量气体分子给 与器壁的平均冲量。
m l
1
N v2 x
４、求压强的统计平均值
（几何描述）.
单位： 1 m 3 13L 0 13 d 03 m
（3） 温度 T: 气体冷热程度的量度（热学描
述）. 单位：温标 K（开尔文）. T 2.1 7 5 t3 8
三、理想气体的微观模型
• 当气体压强不太高以及温度不太低时
– 忽略分子大小（看作质点）
分子线度 分子间平均距离（近似10倍）
第二篇 热学
波尔兹曼
麦克斯韦
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前言
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引言
热学篇是分别从分子结构和能量的观点来研究热 现象的。前者是分子动理论的内容；后者是热力学 的内容。
气体动理论 研究热现象的微观本质，根据物质 的分子结构建立起各宏观量与微 观量之间的关系。