2021届全国物理竞赛备考复习 气体动理论
高中物理竞赛第12章气体动理论(共56张PPT)
k
3 2
kT
6.211021J
1m3
Ek nk 1.65105 J/m3
H2 : vrms= 1920ms-1 O2 : vrms= 483ms-1
注
a. P、T、 k 、vrms… — 统计量(平衡态,系统)
对少数粒子 无意义
b. 不同气体(m 、v 2不同) k 相同 — T 相同
15 .
氢( H2 )
2.02
氦( He )
4.0
氮( N2 )
28.0
水蒸气( H2O )
18.0
氧( O2 )
32.0
二氧化硫(SO2)
64.0
1 920
1 370 517 645 483
324
14 .
[讨论] 系统( V=1m3 ,t =27ºC,P=1atm) 的分子微观量的平均值
n P 2.661025 m3 kT
17 .
二 能量均分定理（玻耳兹曼假设）
气体处于平衡态时，分子任何一个能量 自由度的平均值都相等，均为 1 kT ，这就 是能量按自由度均分定理 . 2
分子的平均能量
1 (t r 2s)kT 1 (t r v)kT i kT
2
2
2
对于个别分子来说,每一种形式的能量不一定 按自由度均分.能均分定理是关于分子热运动 动能的统计规律.
系统状态了,其它的宏观物理
性质则是这两个物态参量的函数 o
A ( p1,V1,T1)
B ( p2 ,V2 ,T2 ) V
— T =f (P 、V ) (与气体性质有关)
如果过程进行的充分缓慢,过程进行的每一个
中间态都可以近似看成平衡态,这就是准静态过程
(2021年整理)06气体动理论习题解答
(完整版)06气体动理论习题解答编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整版)06气体动理论习题解答）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
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第六章 气体动理论一 选择题1。
若理想气体的体积为V ,压强为p ，温度为T ，一个分子的质量为m ,k 为玻耳兹曼常量，R 为摩尔气体常量,则该理想气体的分子总数为( ）。
A. pV /mB. pV /(kT ）C. pV /（RT ）D 。
pV /(mT )解 理想气体的物态方程可写成NkT kT N RT pV ===A νν，式中N =N A 为气体的分子总数，由此得到理想气体的分子总数kTpVN =。
故本题答案为B 。
2. 在一密闭容器中，储有A 、B 、C 三种理想气体，处于平衡状态.A 种气体的分子数密度为n 1，它产生的压强为p 1,B 种气体的分子数密度为2n 1，C 种气体的分子数密度为3 n 1，则混合气体的压强p 为 ( )A. 3p 1 B 。
高中物理竞赛教程(超详细) 第十五讲 温度和气体分子运动论
高中物理竞赛热学教程 第五讲机械振动和机械波 第一讲 温度和气体分子运动论第一讲 温度和气体分子运动论§1。
1 温度1．1．1、平衡态、状态参量温度是表示物体冷热程度的物理量。
凡是跟温度有关的现象均称为热现象。
热现象是自然界中的一种普遍现象。
热学是研究热现象规律的科学。
热学研究的对象都是由大量分子组成的宏观物体，称为热力学系统或简称系统。
在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不再随时间变化的状态称为平衡态，否则就称为非平衡态。
可见系统平衡态的改变依赖于外界影响(作功、传热)。
系统处于平衡态，所有宏观物理都具有确定的值，我们就可以选择其中几个物理量来描述平衡态，这几个量称为状态参量。
P 、V 、T 就是气体的状态参量。
气体的体积V 是指盛放气体的容器的容积，国际单位制中，体积的单位是m 3。
1m 3=103L=106cm 3气体的压强P 是气体作用在容器的单位面积器壁上的平均压力，单位是p a 。
1atm=76cmHg=1.013⨯105p a1mmHg=133.3p a 1．1．2、 温标温度的数值表示法称为温标。
建立温标的三要素是：1、选择某种物质的一个随温度改变发生单调显著变化的属性来标志温度，制作温度计。
例如液体温度计T(V)、电阻温度计T(R)、气体温度计T(P)、T(V)等等。
这种选用某种测温物质的某一测温属性建立的温标称为经验温标。
2、规定固定点，即选定某一易于复现的特定平衡态指定其温度值。
1954年以前，规定冰点为0℃，汽点为100℃，其间等分100份，从而构成旧摄氏温标。
1954年以后，国际上选定水的三相点为基本固定点，温度值规定为273.16K 。
这样0℃与冰点，100℃与汽点不再严格相等，百分温标的概念已被废弃。
3、规定测温属性随温度变化的函数关系。
如果某种温标(例如气体温度计)选定为线性关系，由于不同物质的同一属性或者同一物质的不同属性随温度变化的函数关系不会相同，因而其它的温标就会出现非线性的函数关系。
高中物理竞赛气体动理论的基本概念课件(共20张PPT)
玻耳兹曼
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7.1气体动理论的基本概念
一. 分子热运动的图像和统计规律 热力学系统：
在热学中，我们把所研究的物体或 物体系（是由大量的分子或原子组）， 称为热力学系统，简称系统。 外界:
处于系统以外的物质。
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1 .微观粒子热运动的图像
(1) . 宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成， 分子之间存在一定的空隙。
结论：
(1) .统计规律是大量偶然事件的 总体所遵从的规律。
(2) .统计规律和涨落现象是分不 开的。
伽耳顿板实验
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二 . 状态参量
状态参量：
对一定量的气体，其宏观状态可以用
体积（V）、压强（P） 、温度(T)这三个 宏 观物理量来描述，这些描述状态的参量。
温标：
温度的分度方法。 ℃
K
T = 273.15 + t
例如：
①1cm3的空气中包含有2.7×1019 个分子 ②水和酒精的混合
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(3) . 物体的分子在永不停息地作无序热运动
布朗运动
（布朗运动与温度、微粒的大小的关系） 上页
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2. 统计规律
大量偶然事件的集合所表现的规律。
若无小钉：必然事件
若有小钉：偶然事件 少量小球的分布每次不同 大量小球的分布近似相同
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三 . 平衡态
平衡态 当 两个系统接触却没有宏观能量传递时，两者必处于同一热平衡状态——具有相同的温度。
在热学中，我们把所研究的物体或
分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断
物体系（是由大量的分子或原子组），称为热力学系统，简称系统。
大物 2 气体动理论
1 理想气体的微观模型
（1）分子可视为质点； 线度
9 r 10 m ， d r ； 间距
d 10
10
m
（2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力； （3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）； （4）分子的运动遵从经典力学的规律 .
1
2. 统计规律性
对于由大量分子组成的气体，虽然每个分子的运动 遵守动力学规律，但因分子间频繁的碰撞，使得单 个分子的运动具有偶然性。正是单个分子的运动的 偶然性，才使大量分子的整体出现了规律性，这种 规律性具有统计平均的意义，称统计规律性。 对大量分子组成的气体系统的统计假设 （1）气体处在平衡态时，分子在容器中的空间分布 平均来说是均匀的
i 5 1 5 6 由E vRT , EO2 RT RT , EH 2O RT 3RT , 2 2 2 4 2 5 5 3 则E EH 2 EO2 EH 2O ( 3) RT RT 2 4 4
E 100% 25% E H 2O
24
v v v
2 x 2 y
2 z
v v v v
2 2 x 2 y
2 z
1 2 v 3
4
3、理想气体压强公式
设 n ：分子数密度
ni 单位体积内速度为 vi 的分子数
m ：分子质量
i dt 时间内速度为vi 的分子撞到dS 面上的个数为：
n ni
ni vix dtdS
1 i k (t r s )kT kT 2 2 1 每个振动自由度上均分有 的振动势能
2 kT
18
1 1 k s kT (t r 2 s )kT 2 2
2021届高三物理二轮复习 专题六 选考部分 第1讲 分子动理论 气体及热力学定律课件
解析 根据气体分子单位速率间隔的分子数占总分子数的百分比随气体分子速率 的变化曲线的意义可知，题图中两条曲线下面积相等，选项A正确；题图中虚线占 百分比较大的分子速率较小，所以对应于氧气分子平均动能较小的情形，选项B正 确；题图中实线占百分比较大的分子速率较大，分子平均动能较大，根据温度是分 子平均动能的标志，可知实线对应于氧气分子在100 ℃时的情形，选项C正确；根据 分子速率分布图可知，题图中曲线给出了任意速率区间的氧气分子数目占总分子数 的百分比，不能得出任意速率区间的氧分子数目，选项D错误；由分子速率分布图 可知，与0 ℃时相比，100 ℃时氧气分子速率出现在0～400 m/s区间内的分子数占总 分子数的百分比较小，选项E错误．
对于分子动理论进行微观量估算问题：要抓住与其相关的三个 审题 量：摩尔质量，摩尔体积和物质的量．对气体定律问题要认清研 要点 究对象和变化过程，正确找出状态参量，特别是压强的表达式，
恰当选择实验定律列方程 解题 选择对象 ――→ 找出状态参量 ――→ 认清变化过程 ――→ 模板 选择实验定律 ――→ 列方程 ――→ 求解
解析 在r＞r0阶段，分子间表现为引力，相互靠近时，分子力做正功，分子动能 增大，分子势能减小，选项A正确；在r＜r0阶段分子力表现为斥力，靠近过程中， 分子力做负功，分子动能减小，势能增大，选项B错误；r＝r0时，分子动能最大， 势能最小但不等于零，选项C正确；两分子相距无穷远时分子势能为零，则r＝r0 时，分子势能为负值，选项D错误；分子力做功的过程就是分子动能和分子势能转
物理竞赛热学气体动理论 固体 液体 物态变化
积分可以求出速率范围在v1－v2内分子数占总 分子数的比率为
N v2 f v dv v1 N
归一化条件
f ( v ) dv 1
0
平均值
v vf ( v)dv
0
v v f ( v)dv
2 2 0
二、麦克斯韦速率分布 早在1859年，英国物 理学家麦克斯韦利用平衡 态理想气体分子在三个方 向上作独立运动的假设导 出了麦克斯韦速率分布， 其表达式如下：
因而分子的每一个平动自由度的平均动能都为
1 1 1 1 1 2 1 2 2 2 mv x mv y mv z ( mv ) kT 2 2 2 3 2 2
按照统计力学的基本原理，可将上述结论推广 到分子的转动和振动，因为无论是平动、转动还是 振动，都没有哪一个自由度是特别优越的，或者说 跟任何一个自由度相对应的运动出现的机会都是均 等的。可由此推出一个普遍的定理——能量按自由 度均分定理:在温度为T的平衡态下，气体分子的每 一个自由度都具有相同的平均动能，其大小都等于
W E S S
例：在一大水杯的水中，有一半径为R的大油滴，现 将此大油滴打散成多个半径均为r的小油滴，问此过 程要做多少功？已知油和水的表面张力系数为σ
解：设最后大油滴被打散成N个半径均为r的小油滴
3
4 4 3 3 R N r 3 3
油滴表面积增加
2 2
R N r
df (v) dv
v v p
0
可得
2kT 2 RT RT vp 1.41 m M M
2．平均速率
8kT 8RT v vf ( v)dv m M 0
3．方均根速率
应用物理课件：气体动理论
气体动理论
容器内有大量分子，这些分子不断地与A1面碰撞，因 而使A1面受到一个持续的作用力。把容器中N个分子对器壁 的作用都考虑进去，则A1面受到各个分子的平均冲力之和 为
F F1 F2 FN
N
Fi
m12x
L
m22x
L
m
2 Nx
L
i 1
N
mx
i 1
i 1
(2-6)
大小不变，分子与A2面碰撞后又以vix飞向A1面，再次对A1
面碰撞。由图2-5知，第i个分子与A1面发生两次连续的碰撞，
在x轴上运动的距离为2L，所需时间是
t 。2根L 据动量定
vix
理F·t=ΔP，得在该段时间内第i个分子作用于A1面的平均冲
力为
Fi
Pi t
2mix 2L ix
mi2x
L
(2-5)
ΔPi=－mvix－mvix=－2mvix
(2-4)
F·t=ΔP知，这一动量的改变等于此次碰撞
中A1面施于第i个分子的冲量，其方向指向X轴的负方向。根 据牛顿第三定律，该分子在此次碰撞中施于A1面的冲量为 2mvix，方向指向X
气体动理论
忽略分子间相互作用的情况下，第i个分子与A1面碰撞
后被弹回，将以－vix飞向A2面。由于x方向速度分量的数值
2 x
nm
2 x
(2-9)
气体动理论
式中 n N 表示单位体积内的分子数，它也是统计平均值。
由于分子L速3 率的平方可表示为i2
2 ix
2 iy
2 iz
，所以，N
个分子的速率均方值为
N
N
N
N
2 i
2 ix
高中物理竞赛—热学篇(基础版)19气体动理论(3)(共24张PPT)
由此深入认识第二定律的本质。
一、熵与无序
(1)红墨水扩散； (2)热传递； (3)气体扩散。
结论：在孤立系统中，系统处于平衡态时，系统的熵趋于 最大值，同时，系统无序度越高。因此可以说熵是孤立系 统的无序度的量度。
二、无序度与微观状态数
一个被隔板分为A、B相等两部分的容器，装有4个分子。开始时，
P 1.013×105 1.33×102 1.33 1.33×10-2 1.33×10-4
6×10-8 5×10-5 5×10-3
0.5
50
7-8 气体的迁移现象
当气体处于非平衡状态下，气体内部或者各部分的温度不 相等，或者各部分的压强不相等，或者各气层之间有相对 运动，或者这三者同时存在。在这些非平衡状态下，气体 内部将有能量、质量或动量从一个部分向另一个部分定向 迁移，这就是在非平衡状态下气体的迁移现象。
小结
•分子平均碰撞次数和平均自由程 •气体的迁移现象 •实际气体的范德瓦耳斯方程 •热力学第二定律的统计意义
作业：
思考题：
P268 12，13，16，17
习 题：
P268 16，17，20，21
一、平均自由程 和平均碰撞次数的定义
1、平均自由程
分子两次相邻碰撞之间自由通过的路程， 叫做自由程；分子在连续两次碰撞之间 所经过的路程的平均值叫做平均自由程。
2、平均碰撞频率 Z
在单位时间内一个分子与其它分子碰撞的平均次数，叫 做分子的平均碰撞次数或平均碰撞频率。
3、二者关系
v
Z
二、平均自由程和平均碰撞次数的计算
0.554
3.0×10-5
O2
0.137
高中物理奥林匹克竞赛专题——气体动理论
平衡态下，单个分子速率因碰撞而改变，但系统 中处于不同速率区间的分子数占总分子数的百分比 不随时间变化。
⒈速率分布函数 定义：
N：总分子数 dNv：速率在v~v+dv区间的分子数
f(v)表示速率在v附近单位速率区间的分 子数占总分子数的百分比。
性质：
——归一化条件
刚性多原子分子： i=6
Notes: ①刚性分子只有平动和转动自由度 ，非刚性分子还有振动自由度。
②在低温下，分子的某些自由度可 能被“冻结”。(用量子理论解释)
19
T<102 k， i=3 (平动)
e.g. H2分子 102 k < T< 103 k ，i=5 (平动+转动)
T> 103 k ， i=6 (平动+转动+振动)
主要内容
：
压强公式
温度的微观解释
能量均分定理
理想气体的内能
麦克斯韦速率分布率
3
§1.1 平衡态 (Equilibrium State) ——系统的宏观性质不随时间改变的状态
⒈状态参量——描述系统平衡态的宏观量。
e.g. P、V、T、M(质量)、Mmol(摩尔质量)
(密度)、E(内能)、S(熵)
⑴ P (pressure) SI单位： Pa 1 Pa=1 N/m2 其它单位： 1 mmHg=1.333102 Pa 1 atm=1.013 105 Pa
满足:
29
曲线形状： f(v) T1 , m1 T2 , m2
Note:
0
v
对应于：m1=m2 , T2>T1
or T1=T2 , m2<m1
高中物理奥林匹克竞赛专题--气体动理论(共50张PPT)
假定：分子的速度按方向均匀分布
vy
v x v y v z 0?
v x 2v y 2v z 2
~1 3
v2
vx
1 2 m fv x 2 = 1 31 2 m k,t = fv 1 3y (2 2 3 k1 2 T )m =1 2fkv z T 2 1 2 m f(1 3 v 2 )k,t 12mf v2
现气体中有N个分子，N m M
N0
R k=
N0
气体内能记以 E EN M m N 01 2(tRr2s)kT
EM m1 2(tr2s)RTMm
1摩尔气体的内能 pV mRT
Emol 1 2(tr2s)RT
M 特别：s=0时
tri
E
m i RT M2
i 2
pV
n N V
p 13nmf v2
为分子数密度； m f 为一个分子的质量
v 2 为分子速度平方的平均值
v 2 N 1 (v 1 2 v 2 2 v N 2) N 1 v i2
v i 为第i个分子的 速度
引入分子的平均平动动能：k,t (1 2mfv2)1 2mfv2
于是有：
12mf
vx2
1kT 2
12mf
vy2
1kT 2
12mf vz2
1kT 2
t3
结论：分子的平均平动动能 3 kT 是均匀分配在每个平动
自由度上的（ 1 kT ）
2
？当分子还兼有2 转动.振动自由度时，是否应该每个自由
度上都有 1 kT 的平均动能？
2
19
可以证明：分子的每个自由度上都有 1 kT 的平均动能——
b.双原子分子 非刚性分子（高温时） 转动自由度
全国高中物理竞赛分子运动论与热力学定律
分子运动论与热力学定律【知识点】1、气体分子热运动 就单个分子而言，由于受到其他分子的作用，其运动过程可以说是千变万化的，具有极大的偶然性；对构成宏观系统的大量分子整体而言，在一定条件下运动遵循确定的规律，即遵从统计规律。
2、理想气体与理想气体的状态方程 宏观上严格遵从下面状态方程的气体称为理想气体，表示为mpV RT M=式中p 、V 、T 分别为气体的压强、体积和温度，m 为气体总质量，M 为摩尔质量，R 为普适气体常量，其量值是11J mol K --⋅⋅8.13，上式称为理想气体状态方程。
3、理想气体的压强 理想气体压强是大量分子不断碰撞器壁的结果，大小与分子数密度n 和分子平均动能k ε有关，有23k p n ε=。
4、温度 宏观表现为气体的冷热程度，微观上表示的是分子热运动的剧烈程度，温度的数值表示法称为温标，国际单位制中采用热力学温标，温度的单位是开尔文，用符号K 表示。
日常生活中所用的摄氏温标t 与热力学温标T 的关系是273.15t T =-。
根据克拉伯龙方程pV RT γ=,同时引入波尔兹曼常数23/ 1.3810J/K A k R N -==⨯,将其与摩尔数/A N N γ=，分子数密度/n N V =这三个关系式代入克拉伯龙方程后，得到另一种表示形式（称为阿伏伽德罗定律）为p nkT =，将这个关系式代入理想气体的压强公式，得到温度公式32k kT ε=，即温度与气体分子的平均动能的关系式。
5、自由度 确定一个物体空间位置所需要的独立坐标数称为该物体的自由度．6、能量按自由度均分定理 理想气体在温度为T 的平衡状态下，分子运动的每一个自由度都平均分配有2kT的平均动能，这个结论称为能量按自由度均分定理，简称能量均分定理。
一个分子的平均动能为2ikT ε=k 。
7、理想气体的内能 在平衡状态下系统内部所有分子的各种热运动动能和势能的总和，称为系统的内能，对于理想气体，其内能包括所有分子平动动能和转动动能之和，即()22m t r m iE RT RT M M +==式中i 为气体分子的自由度。
高二物理竞赛气体动理论和热力学和热力学第一定律PPT(课件)
(2)“温度”至关重要,我国古代人民已会根据“火候”判断温度.
准静态过程是理想化过程
特点
1）具有可靠性；
2）知其然而不知其所以然；
3）应用宏观参量 . 4
2. 气体动理论 —— 微观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模
型假设和统计方法 .
特点
1）揭示宏观现象的本质； 2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 .
宏观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）, 如
等.
与温度变化dT的比值称为系统在该过程的热容量． 摩尔热容量(Cm) ：一摩尔物质的热容量叫摩尔热容量，单位为J·mol-1·K-1．
(2)“温度”至关重要,我国古代人民已会根据“火候”判断温度.
dQ ＝ dE + dW
功是系统与外界交换的能量的量度
等容线
p－V图上，一点代表一个
平衡态，一条连续曲线代 表一个准静态过程。
等温线
等压线
0
p－V图 V
10
三、准静态过程的功与热量
1.体积功 当活塞移动微小位移dl时， 系统对外界所作的元功为：
dW = Fdl = pSdl = pdV
W V2 pdV V1
dV>0,dW>0系统对外界作正功 dV<0,dW<0系统对外界作负功 dV=0,dW=0系统不作功
接近平衡态
9
第4章 热力学基础
如何判断“无限缓慢”？
弛豫时间 : 系统从一个平衡态变到相邻平衡态所经
过的时间
平衡破坏
→
新的平衡
t过程 >> ：过程就可视为准静态过程
所以无限缓慢只是个相对的概念。
高中物理奥林匹克竞赛专题气体动理论(共46张PPT)
自由度数用i 表示
二.能均分定理
1.内容：分子的平均动能按自由度均分，每个自
2由讨双 论度：分原 得：平子 均动能1分 ：2kk 子 T2 i单 k： ， T 原i 为 子自 ： k 23由 kT度
平均势能：
O
V
§2 分子热运动和统计规律性
一. 模型 布朗实验： 1. 物质由大量分子组成。1mol 物质的分子数：
NA = 6.02×1023 F 分子间距与分子线度：
2.分子力： 引力与斥力
0 r0
r
3.分子作无规则的热运动,热 运动速率几百米，观态：仅仅取决于系统宏观性质而与系统内 粒子状态分布无关的状态。表征大量分子集体特 征的量，如气体的温度、压强、热容量等称为宏 观量。 2.微观态：由系统内粒子状态分布决定的状态。 一个宏观态可含有多个微观态。
高温25：0k以 0 上 7 kT 2
2
此现象可用量子物理解 释。 低温：平动
经典范畴内可如此理解 ： 常温：平转 动动
高温：转 平动 振动
主要讨论常温情况
单原子分子 3： kT 双原子分子5：kT
2
2
三.理想气体的内能
思考： i kT的意义 ？1个分子的平均能量
2
1mol 理想气体的内能：
Emol N0
mgz gz
PnkT n0kTkeTP 0eRT
z RT n P0
g P
P0海平面上的压强
§8.分子碰撞的统计分布
提出原因：气体分子运动速率为几百米/秒，但 气体扩散却很慢，克劳修斯最先提出碰撞理论。 气体的扩散、热传导均与碰撞有关，因此研究分 子碰撞是本章的重要问题。 一.平均碰撞频率： 单位时间内分子的平均碰撞次数。 导出思路：假定： 分子为刚性小球，直径为d；
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10.1 物质的微观模型 统计规律性
10.1.1 物质的微观模型
1. 宏观物体是由大量微观微粒——分子(或原子)组成
★.分子之间存在一定的空隙 ★. 组成宏观物质的分子数是巨大的
① 1cm3的空气中包含有2.7×1019 个分子 ②水和酒精的混合 2. 组成物质的分子(或原子)在不停地运动着，这种运动 是无规则的，其剧烈程度与物体的温度有关 ① 布朗运动 ②气体、液体、固体的扩散
分子平均动能
10.4 温度的微观解释
10.4.1 理想气体物态方程的分子式表示
设一个分子的质量为m，质量为m’的理想气体的分子数 为N，1摩尔气体的质量为M，则m’=Nm, M=NAm。代入理想气
体的物态方程
分子数 密度
k=R/NA=1.38×10-23J·K-1
称为玻耳斯曼常量
10.4.32 温方度均公根式速及率微观解释
2021届全国物理竞赛备考复习
气体动理论
本章内容
10.1 物质的微观模型 统计规律性 10.2 平衡态 态参量 热力学第零定律 10.3 理想气体的压强 10.4 温度的微观解释 10.5 能量均分定理 理想气体的内能 10.6 麦克斯韦速率分布律 10.7 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程
基本要求
物理量，是宏观量，而气体分子的质量、速度等是描 述个别分子运动的物理量，是微观量 ②根据系统的性质，可能还需要引入化学参量、电磁 参量等。
10.2.2 热力学第零定律 温度 ➢定容热气力体学温第度零计定律
定如压果气两体个温系度统计同时与处于确定状态的第三个系统达到热 平衡，则这两个系统彼此间也处于热平衡，这一结论称为 热力热学力第学零温定标律。
10.1.2 统计规律 ⑴.统计规律
在一定的条件下，大量的偶然事件存在着一种必然的规 律性，这种规律性称为统计规律。气体分子热运动服从统 计规律。 ⑵.几率（概率） 定义：一定条件下，某个偶然事件出现可能性的大小。 ⑶.研究统计规律性的一个著名实验是伽尔顿板实验
伽 尔 顿 顿 板 实 验 演 示
量由mvix变为-mvix，x 轴上的动量的 增量为：
viz
A1
x
vi vix
2. 理想气体压强公式的推导 在单位时间内，第i个分子作用在A1面的总冲量为
由牛顿第二定律得第i 分子对容器壁的作用力为 ▲大量分子对器壁的作用力
▲理想气体的压强
等概率原理： 统计平均的概念：
10.3.3 压强公式的统计意义及微观本质 所以
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 < r 0分子力表现在排斥力 r > r0分子力表现在吸引力
4. 统计规律的特点: ①只对大量偶然的事件才有意义 ②它是不同于个体规律的整体规律 ③总是伴随着涨落
链接布朗运动演示实验 链接掷骰子
10.2 平衡态 态参量 热力学第零定律
10.2.1 平衡态 态参量
外界
1. 平衡态
热力学系统（简称系统） 在说热明力学中，把所要研究的对象，
热力学系统
即由大量微观粒子组成的物体或
1.了解气体分子热运动的图像 2.理解理想气体的压强公式和温度公式了解系统的宏观性 质是微观运动的统计表现 。 3.了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体 的定体摩尔热容、定压摩尔热容和内能 。
4.了解麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速率分布曲 线的物理意义。了解气体分子热运动的三种统计速度 。 5.了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程 。
物体系称为热力学系统。
系统的外界（简称外界）
能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，
称为外界。
2. 态参量 把用来描述系统宏观状态的物理量称为状态参量.
气体的宏观状态可以用V、P、T 描述
体积V—— 几何参量 压强p——力学参量 温度T——热力学参量
说明
①气体的p、V、T 是描述大量分子热运动集体特征的
10.2.3 理想气体物态方程
1. 理想气体 温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压比较） 的气体。在任何情况下绝对遵守气体实验三定律（玻—马、 查理、盖—吕萨克定律）及阿伏伽德罗定律的气体。
波意耳-马略特定律:
pV=Const
盖吕萨克
定律:
p/T=Const
查理
定律:
V/T=Const
阿伏伽德罗定律:在同温同压下，相同体积的气体含有相
➢ 处于平衡态下的理想气体的统计假设 每一分子在容器中任意位置出现的 概 率都是相等的 分子沿各个方向运动的概率都相同
10.3.2 理想气体压强公式
1. 气体压强产生原理
压强是大量分子 对容器壁发生碰 撞， 从而对容器 壁产 生冲力的 宏观效果。
气体压强产生原理
压强是大量分子对容器壁发生 碰撞，从而对容器壁产生冲力的宏 观效果。
同数量的分子。即在标准状态下，1摩尔任何气体所占有
的体积都为22.4升。
2. 理想气质量 R=8.31J·mol-1·K-1——摩尔气体常量
形式2
10.3 理想气体的压强
10.3.1 理想气体的微观模型
➢ 对单个分子的力学性质的假设 理想气体分子本身的线度可以忽略不计 除了碰撞的瞬间外，分子之间以及分子与容器壁之 间的相互作用力可以忽略不计 分子之间以及分子与容器器壁之间的碰撞都是完全 弹性碰撞
单个分子
多个分子
平均效果
单个分子碰撞器壁的作用力是不连续的、偶然的、不均匀
的。从总的效果上来看，一个持续的平均作用力。
y
2. 理想气体压强公式的推导
▲单个分子对器壁的作用力
边长为x,y,z的长方形容器，含有N个
同类气体分子，每个分子质量为m。 A2
考虑第i个分子，其速度为：
z
viy
i 分子与器壁碰撞后，在x 轴上的动
温度的微观本质：理想气体的温度是分子平均平动动能的量度 反映了宏观量 T 与微观量 之间的关系 ① T ∝ 与气体性质无关； ②温度是大量分子无规则运动的集体表现 ，单个分子的温 度无意义。 温度的实质：分子热运动剧烈程度的宏观表现 温度平衡过程就是能量平衡过程