第六章分子动理论3课件PPT
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大学物理分子动理论ppt课件
例题8：如果氢气、氦气的温度相同，摩 尔数相同，那么着两种气体的
1、平均动能是否相等？ 不等 2、平均平动动能是否相等？相等 3、内能是否相等？ 不等
k
i 2
kT
氢气 i=5 氦气 i=3
w
3 2
k
T
i
E N. kT
2
ppt课件完整
37
例题9：H2的温度为00C，试求：
1、分子的平均平动动能。w
y l1
(V,N,m )
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
如果压缩气体并对它加热，使它的温度从270C升到
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
由已 :V 1知 2V 2,T 127 2 3 730 K ,0
T227 1 374 75 K0
p2V V 1 2T T 2 1p12 V V 22 3405 00 3p1
分子间相互作用 可以忽略不计
分子间相互作用的势能=0
理想气体的内能=所有分子的热运动动能之总和
1mol理想气体的内能 (摩尔内能)为
E0NA(2i kT)2i RT
一定质量理想气体的内能为 E M i RT Mmol 2
《分子动理论》课件
《分子动理论》PPT课件
欢迎大家来到《分子动理论》的PPT课件！本课程将介绍分子动理论的基 本原理和应用领域，与热力学、化学和工业的关系。让我们一起探索这个精 彩而神奇的领域。
分子动理论简介
分子动力学与热力学的关系
探索分子运动和热力学性质的相互关系，揭 示宏观现象背后微观粒子的行为。
分子的大小和Biblioteka 状化学平衡的 热力学分析研究化学平衡的热 力学特性，解释平 衡常数和化学平衡 的变化条件。
应用与发展
分子动理论在工业生产中的应用
介绍分子动理论在材料合成、化工工艺和能源 转化等领域的应用实例。
分子动力学模拟的发展
分析分子动力学模拟在研究物质性质和反应机 理中的关键作用及新发展。
双曲型余弦函数模型的应用
2
布朗运动
解释微观粒子在液体中的无规则扩散运动，探索物质的扩散和混合行为。
3
热传导和压力传导
研究固体中分子的热传导和液体中分子的压力传导，揭示能量传递的机制。
状态方程与热力学定律
状态方程的推导与应用 热力学第一定律 热力学第二定律
探索理想气体和实际气体的状态方程，分析不 同条件下气体的行为特性。
解释热能守恒的原理，研究不同过程中热量转 化和做功的关系。
介绍双曲型余弦函数模型的原理和应用，用于 模拟和分析分子运动。
分子模拟软件的应用
推荐一些常用的分子模拟软件，帮助学习者深 入研究分子动力学和热力学。
总结：分子动理论在热力学、化学和工 业上的应用前景
通过学习和理解分子动理论，我们可以深入理解物质的微观运动和宏观性质，揭示背后的规律和机 制。分子动理论在热力学、化学和工业领域有着广阔的应用前景，为我们解决现实问题和推动科技发展 提供了重要的理论基础。
欢迎大家来到《分子动理论》的PPT课件！本课程将介绍分子动理论的基 本原理和应用领域，与热力学、化学和工业的关系。让我们一起探索这个精 彩而神奇的领域。
分子动理论简介
分子动力学与热力学的关系
探索分子运动和热力学性质的相互关系，揭 示宏观现象背后微观粒子的行为。
分子的大小和Biblioteka 状化学平衡的 热力学分析研究化学平衡的热 力学特性，解释平 衡常数和化学平衡 的变化条件。
应用与发展
分子动理论在工业生产中的应用
介绍分子动理论在材料合成、化工工艺和能源 转化等领域的应用实例。
分子动力学模拟的发展
分析分子动力学模拟在研究物质性质和反应机 理中的关键作用及新发展。
双曲型余弦函数模型的应用
2
布朗运动
解释微观粒子在液体中的无规则扩散运动，探索物质的扩散和混合行为。
3
热传导和压力传导
研究固体中分子的热传导和液体中分子的压力传导，揭示能量传递的机制。
状态方程与热力学定律
状态方程的推导与应用 热力学第一定律 热力学第二定律
探索理想气体和实际气体的状态方程，分析不 同条件下气体的行为特性。
解释热能守恒的原理，研究不同过程中热量转 化和做功的关系。
介绍双曲型余弦函数模型的原理和应用，用于 模拟和分析分子运动。
分子模拟软件的应用
推荐一些常用的分子模拟软件，帮助学习者深 入研究分子动力学和热力学。
总结：分子动理论在热力学、化学和工 业上的应用前景
通过学习和理解分子动理论，我们可以深入理解物质的微观运动和宏观性质，揭示背后的规律和机 制。分子动理论在热力学、化学和工业领域有着广阔的应用前景，为我们解决现实问题和推动科技发展 提供了重要的理论基础。
初中物理《分子动理论的初步知识》(共27张)ppt
生活中的物理
根据生活经验结合所学过的知识，对下列 现象进行思考分析，你能得到什么结论？
打开盛香水的瓶子， 我们会闻到什么？
墙内开花墙外香， 说明了什么？
闻到香味说明：气体分子在运动。
一杯水放的时间 长了，会怎么样？
一滴红墨水滴在 清水中会怎样？
减少与蔓延说明：液体分子在运动
放煤的地方，时 间长了会怎么样？
A.花香四溢 B.湿地变干 C.腌蛋变咸 D.大雾弥漫
课堂反馈：
4、棉线一拉就断，而铜丝却不容易拉断，这是因 为（ D）
A.棉线的分子间没有引力，而铜丝的分子间有引力 B.棉线的分子间有斥力，而铜丝的分子间没有斥力
C.棉线的分子间斥力比引力大，而铜丝的分子间引力比斥 力大
D.棉线、铜丝分子间都有引力，只是铜丝分子间的引力比 棉线分子间的引力大
液态
较小
较大
气态
很大
很小
分子间既有引力又有斥力，就像被弹簧连着的小球
固态物质的分子排 列规则，就像坐在 座位上的学生。
液态物质的分子可 以移动，就像课间 教室中的学生。
气态物质的分子 几乎不受力的约 束，就像操场上 乱跑的学生。
课堂总结
1、扩散现象： 2、扩散的实质： 分子在不停地做无规则运动 3、温度对扩散的影响： 温度越高，分子的无规则 运动越剧烈。 4、分子动理论：
体积
形状
固态 液态 气态
固、液、气 三态中的分子
项 目
物 态
间距 作用力
小 很大
分子运动情况
只能在一定位 置附近振动 分子可在某个 位置附近振动 分子群可以相 互滑过 每个分子几乎 都能自由运动
体积
有一定 的体积 有一定 的体积 没有固 定体积
分子动理论课件
分子动理论在描述微观粒子行为时，无法与量子 力学的描述方式相协调，这限制了其在微观领域 的应用。
对复杂系统的描述能力有限
01 对于包含大量相互作用的复杂系统，分子动理论
在描述其整体行为和演化时可能会遇到困难。 02
在处理多体相互作用和高度非线性问题时，分子 动理论可能无法给出准确和全面的预测。
06
20世纪中叶，随着计 算机技术和实验技术 的发展，分子动理论 得到了更广泛的应用
和发展。
分子动理论的重要性
分子动理论是物理学的重要分支之一 ，是研究物质性质和行为的基础理论
之一。
通过分子动理论，我们可以更好地理 解物质的性质和行为，预测新材料的 性能，设计新的化学反应和生物过程
等。
它对于化学、生物学、材料科学等领 域的研究和发展都具有重要意义。
此外，分子动理论还为其他学科提供 了重要的理论基础和工具，如气象学 、环境科学、能源科学等。
02
分子动理论的基本假设
分子永不停息的无规则运动
01 分子在任何时刻都在空间中做无规则运动，且不 受外力作用时不会停止。
02 无规则运动是指分子的运动方向和速度不断改变 ，没有固定的运动轨迹。
02 这种无规则运动是分子热现象的微观解释，是热 力学的基础之一。
05
分子动理论的局限性
对微观世界的认识不足
分子动理论主要关注于描述宏观物质的运动规律，对于 微观粒子的行为和相互作用机制缺乏深入的理解。
在微观尺度上，量子力学和相对论等其他理论框架更为 适用，而分子动理论难以描述这些微观现象。
对量子力学的兼容性问题
分子动理论与量子力学在理论基础上存在不兼容 的矛盾。
分子间存在相互作用力
分子间的相互作用力是分子动理论的核心 内容之一。
对复杂系统的描述能力有限
01 对于包含大量相互作用的复杂系统，分子动理论
在描述其整体行为和演化时可能会遇到困难。 02
在处理多体相互作用和高度非线性问题时，分子 动理论可能无法给出准确和全面的预测。
06
20世纪中叶，随着计 算机技术和实验技术 的发展，分子动理论 得到了更广泛的应用
和发展。
分子动理论的重要性
分子动理论是物理学的重要分支之一 ，是研究物质性质和行为的基础理论
之一。
通过分子动理论，我们可以更好地理 解物质的性质和行为，预测新材料的 性能，设计新的化学反应和生物过程
等。
它对于化学、生物学、材料科学等领 域的研究和发展都具有重要意义。
此外，分子动理论还为其他学科提供 了重要的理论基础和工具，如气象学 、环境科学、能源科学等。
02
分子动理论的基本假设
分子永不停息的无规则运动
01 分子在任何时刻都在空间中做无规则运动，且不 受外力作用时不会停止。
02 无规则运动是指分子的运动方向和速度不断改变 ，没有固定的运动轨迹。
02 这种无规则运动是分子热现象的微观解释，是热 力学的基础之一。
05
分子动理论的局限性
对微观世界的认识不足
分子动理论主要关注于描述宏观物质的运动规律，对于 微观粒子的行为和相互作用机制缺乏深入的理解。
在微观尺度上，量子力学和相对论等其他理论框架更为 适用，而分子动理论难以描述这些微观现象。
对量子力学的兼容性问题
分子动理论与量子力学在理论基础上存在不兼容 的矛盾。
分子间存在相互作用力
分子间的相互作用力是分子动理论的核心 内容之一。
分子动理论PPT课件
③长期堆放煤的墙角，在地面和墙内有相当厚的一层变黑，说明
综上所述，
、
、
都在不停地做无规则运动.
液体分子在不停地做无规则运动
； ；
；
固体分子在不停地做无规则运动 气体分子 液体分子 固体分子
考考你
2、下列现象中能说明分子在运动的是( ) A.扫地时，灰尘满屋
D
B.煮饭时，米粒翻滚
C.洒水时，水雾飞舞
利用电子显微镜，科学家把铁原子在铜表面 上排列成一个铜环
分子动理论之一：物体是由大量的分子组 成的
1、分子能保持物质原来的性质 2、分子很小，直径大约为10-10米
(你知道是多少纳米吗？)
阅读小贴士 一滴水中就有1021个水分子，如果全球人同时数数，每
人每秒数一个数，大约需要数4万年
二、分子在永不停息地做无规则运动
D.炒菜时，满屋飘香
考考你
• 3、下列现象用分子动理论解释正确的是( )
D
• A.酒香不怕巷子深，是因为酒分子间存在引力
• B.空气能被压缩，说明分子间有引力
• C.“破镜不能重圆”，说明固体分子间没有引力
• D.蔗糖能溶于水，说明分子做无规则运动
考考你
4、一辆运输液态氨的罐车在途中侧翻，发生泄漏短时间内，车周围出现“白雾”，这是由于液氨 空气中的水蒸气
2、用注射器抽取半筒水，用手指封闭注 射器的筒口。推压注射器的活塞，看看 能否将水压缩。
关于分子力，你有什么认识？
分子动理论之三：分子间存在着引力和斥力
1、分子间既有引力又有斥力 2、分子间距离变小时，表现为斥力；
分子间距离变大时，表现为引力； 如果分子间距离非常大，它们之间的作用力可以忽略 3、由于分子间存在相互作用，使分子间存在分子势能
综上所述，
、
、
都在不停地做无规则运动.
液体分子在不停地做无规则运动
； ；
；
固体分子在不停地做无规则运动 气体分子 液体分子 固体分子
考考你
2、下列现象中能说明分子在运动的是( ) A.扫地时，灰尘满屋
D
B.煮饭时，米粒翻滚
C.洒水时，水雾飞舞
利用电子显微镜，科学家把铁原子在铜表面 上排列成一个铜环
分子动理论之一：物体是由大量的分子组 成的
1、分子能保持物质原来的性质 2、分子很小，直径大约为10-10米
(你知道是多少纳米吗？)
阅读小贴士 一滴水中就有1021个水分子，如果全球人同时数数，每
人每秒数一个数，大约需要数4万年
二、分子在永不停息地做无规则运动
D.炒菜时，满屋飘香
考考你
• 3、下列现象用分子动理论解释正确的是( )
D
• A.酒香不怕巷子深，是因为酒分子间存在引力
• B.空气能被压缩，说明分子间有引力
• C.“破镜不能重圆”，说明固体分子间没有引力
• D.蔗糖能溶于水，说明分子做无规则运动
考考你
4、一辆运输液态氨的罐车在途中侧翻，发生泄漏短时间内，车周围出现“白雾”，这是由于液氨 空气中的水蒸气
2、用注射器抽取半筒水，用手指封闭注 射器的筒口。推压注射器的活塞，看看 能否将水压缩。
关于分子力，你有什么认识？
分子动理论之三：分子间存在着引力和斥力
1、分子间既有引力又有斥力 2、分子间距离变小时，表现为斥力；
分子间距离变大时，表现为引力； 如果分子间距离非常大，它们之间的作用力可以忽略 3、由于分子间存在相互作用，使分子间存在分子势能
人教物理教材《分子动理论》PPT全文课件
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2.分子大小的估算: (1)对于固体和液体,分子间距离比较小,可以认为分子是一个个紧挨着的,设 分子体积为V,则分子直径d= 3 6 V (球体模型)。
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1.分子间有空隙: (1)气体很容易被压缩,表明气体分子间有很大的_空__隙__。 (2)水和酒精混合后总体积_减__少__,说明液体分子之间存在着_空__隙__。 (3)压在一起的金块和铅块,各自的分子能_扩__散__到对方的内部,说明固体分子 之间有_空__隙__。
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三、分子间的作用力 思考 气体很容易被压缩,为什么液体和固体不容易被压缩呢? 提示:气体分子之间存在很大的间隙,分子间的作用力小;液体和固体分子之间 的间隙很小,分子间的相互作用力较大。
第一章 分子动理论 1.分子动理论的基本内容
一、物体是由大量分子组成的 1.1 mol水中含有水分子的数量就达_6_._0_2_×__1_0_23_个,这足以表明,组成物体的分 子是_大__量__的__。 2.用放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物质表面_原__子__的排列。
二、分子的热运动 (一)扩散现象 1.定义:不同种物质能够彼此_进__入__对方的现象。 2.产生原因:扩散现象不是_外__界__作用,也不是_化__学__反应,而是物质分子的_无__规__则__ 运动产生的。 3.应用:生产半导体器件时,需要在纯净半导体材料中掺入其他元素,在高温条 件下通过分子的_扩__散__来完成。
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2.分子大小的估算: (1)对于固体和液体,分子间距离比较小,可以认为分子是一个个紧挨着的,设 分子体积为V,则分子直径d= 3 6 V (球体模型)。
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1.分子间有空隙: (1)气体很容易被压缩,表明气体分子间有很大的_空__隙__。 (2)水和酒精混合后总体积_减__少__,说明液体分子之间存在着_空__隙__。 (3)压在一起的金块和铅块,各自的分子能_扩__散__到对方的内部,说明固体分子 之间有_空__隙__。
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三、分子间的作用力 思考 气体很容易被压缩,为什么液体和固体不容易被压缩呢? 提示:气体分子之间存在很大的间隙,分子间的作用力小;液体和固体分子之间 的间隙很小,分子间的相互作用力较大。
第一章 分子动理论 1.分子动理论的基本内容
一、物体是由大量分子组成的 1.1 mol水中含有水分子的数量就达_6_._0_2_×__1_0_23_个,这足以表明,组成物体的分 子是_大__量__的__。 2.用放大几亿倍的扫描隧道显微镜才能观察到物质表面_原__子__的排列。
二、分子的热运动 (一)扩散现象 1.定义:不同种物质能够彼此_进__入__对方的现象。 2.产生原因:扩散现象不是_外__界__作用,也不是_化__学__反应,而是物质分子的_无__规__则__ 运动产生的。 3.应用:生产半导体器件时,需要在纯净半导体材料中掺入其他元素,在高温条 件下通过分子的_扩__散__来完成。
第六章 分子动理论3
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──即 即
※选用不同的测温物质或不同的测温特性，测量同一系统所 选用不同的测温物质或不同的测温特性， 选用不同的测温物质或不同的测温特性 得的温度数值，一般情况下并不完全相同。 得的温度数值，一般情况下并不完全相同。 例如，（一个大气压下） 例如，（一个大气压下） ，（一个大气压下 对水的冰点，华氏温标为32F0，攝氏温标为 0, 攝氏温标为0C 对水的冰点，华氏温标为 对水的沸点，华氏温标为212F0，攝氏温标为 攝氏温标为100C0。 对水的沸点，华氏温标为 ３、热力学温标 一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（lord 一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（ Kelvin）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标，称热 ）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标， 力学温标。 力学温标。 规定水的三相点（ 规定水的三相点（水，冰和水蒸汽平衡共存的状态）为 冰和水蒸汽平衡共存的状态） 273.16K。 。 由热力学温标可导出摄氏温度 Ｔ＝t＋２７３.１５ Ｔ＝ ＋２７３ １５
5 首 页 上 页 下 页退 出
处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性 质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理量称为系统的 温度 。 ２、温标 温度计 温度计:即测温的工具。 温度计 即测温的工具。 即测温的工具 温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标 温度计要能定量表示和测量温度， 温度的数值表示法。 温度的数值表示法 ※ 主要有三个步骤 其一、要选定一种合适物质（称测温质）的测温特性； 其一、要选定一种合适物质（称测温质）的测温特性； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其三、选定温度的标准点（固定点）， ），并把一定间隔的冷 其三、选定温度的标准点（固定点），并把一定间隔的冷 热程度分为若干度。 热程度分为若干度。
──即 即
※选用不同的测温物质或不同的测温特性，测量同一系统所 选用不同的测温物质或不同的测温特性， 选用不同的测温物质或不同的测温特性 得的温度数值，一般情况下并不完全相同。 得的温度数值，一般情况下并不完全相同。 例如，（一个大气压下） 例如，（一个大气压下） ，（一个大气压下 对水的冰点，华氏温标为32F0，攝氏温标为 0, 攝氏温标为0C 对水的冰点，华氏温标为 对水的沸点，华氏温标为212F0，攝氏温标为 攝氏温标为100C0。 对水的沸点，华氏温标为 ３、热力学温标 一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（lord 一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（ Kelvin）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标，称热 ）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标， 力学温标。 力学温标。 规定水的三相点（ 规定水的三相点（水，冰和水蒸汽平衡共存的状态）为 冰和水蒸汽平衡共存的状态） 273.16K。 。 由热力学温标可导出摄氏温度 Ｔ＝t＋２７３.１５ Ｔ＝ ＋２７３ １５
5 首 页 上 页 下 页退 出
处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性 质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理量称为系统的 温度 。 ２、温标 温度计 温度计:即测温的工具。 温度计 即测温的工具。 即测温的工具 温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标 温度计要能定量表示和测量温度， 温度的数值表示法。 温度的数值表示法 ※ 主要有三个步骤 其一、要选定一种合适物质（称测温质）的测温特性； 其一、要选定一种合适物质（称测温质）的测温特性； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其三、选定温度的标准点（固定点）， ），并把一定间隔的冷 其三、选定温度的标准点（固定点），并把一定间隔的冷 热程度分为若干度。 热程度分为若干度。
《分子动理论》课件
分子动理论指出，分子在不停地做无 规则的热运动，这种运动是随机的， 没有固定的运动轨迹。温度越高，分 子的运动速度越快，热运动越剧烈。
分子间的相互作用力
总结词
描述分子间的吸引和排斥作用。
详细描述
分子间的相互作用力包括范德华力和化学键。范德华力是普遍存在的分子间作 用力，它既可以是引力也可以是斥力。化学键是分子内部原子之间的强相互作 用力，它决定了分子的结构和性质。
力学、材料科学、能源科学等。
提高生产效率
02
通过深入了解分子运动，可以优化化学反应过程，提高生产效
率和产品质量。
促进人类健康
03
分子动理论在医学领域的应用，有助于深入了解疾病的发生和
发展机制，为药物设计和治疗提供理论支持。
05
分子动理论的实际 案例分析
分子的扩散现象
总结词
描述分子在空间中如何从高浓度区域向低浓度区域移动的现 象。
《分子动理论》课件
目录
CONTENTS
• 分子动理论简介 • 分子动理论的主要内容 • 分子动理论的应用 • 分子动理论的挑战与展望 • 分子动理论的实际案例分析
01
分子动理论简介
分子动理论的起源
01
02
03
17世纪
随着微粒说的提出，科学 家开始认识到物质由微粒 组成。
19世纪
随着气体分子运动论的发 展，科学家开始研究气体 分子运动与宏观现象之间 的关系。
20世纪初
原子和分子的发现，为分子动 理论提供了更深入的理论基础
。
20世纪中叶
量子力学的出现，为分子动理 论提供了更精确的理论框架。
21世纪初
计算机模拟技术的发展，为分 子动理论提供了更有效的研究
分子间的相互作用力
总结词
描述分子间的吸引和排斥作用。
详细描述
分子间的相互作用力包括范德华力和化学键。范德华力是普遍存在的分子间作 用力，它既可以是引力也可以是斥力。化学键是分子内部原子之间的强相互作 用力，它决定了分子的结构和性质。
力学、材料科学、能源科学等。
提高生产效率
02
通过深入了解分子运动，可以优化化学反应过程，提高生产效
率和产品质量。
促进人类健康
03
分子动理论在医学领域的应用，有助于深入了解疾病的发生和
发展机制，为药物设计和治疗提供理论支持。
05
分子动理论的实际 案例分析
分子的扩散现象
总结词
描述分子在空间中如何从高浓度区域向低浓度区域移动的现 象。
《分子动理论》课件
目录
CONTENTS
• 分子动理论简介 • 分子动理论的主要内容 • 分子动理论的应用 • 分子动理论的挑战与展望 • 分子动理论的实际案例分析
01
分子动理论简介
分子动理论的起源
01
02
03
17世纪
随着微粒说的提出，科学 家开始认识到物质由微粒 组成。
19世纪
随着气体分子运动论的发 展，科学家开始研究气体 分子运动与宏观现象之间 的关系。
20世纪初
原子和分子的发现，为分子动 理论提供了更深入的理论基础
。
20世纪中叶
量子力学的出现，为分子动理 论提供了更精确的理论框架。
21世纪初
计算机模拟技术的发展，为分 子动理论提供了更有效的研究
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(1)
每个分子向各个方向运动的机会均等（ 1 ）； 6
(2) 对于大量分子，向各个方向运动的分子数平均相等(N )； 6
11
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(3) 分子速度在各个方向上的分量的各种平均值平均相等；
例如： v2 vx2 vy2 vz2
vx2
v
2 y
vz2
1 v2 3
(4) 每个分子运动速度不尽相同，由于分子不停地发生碰 撞而发生变化，因而分子具有各种可能的速度。对于全同 分子，不会因碰撞而丢失具有某一速度的分子。
第六章 气体动理论基础
§6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程 §6-2 理想气体压强公式 §6-3 温度的统计解释 §6-4 能量均分定理 理想气体的内能 §6-5 麦克斯韦分子速率分布定律 *§6-6 玻耳兹曼分布律 §6-7 分子的平均碰撞次数和平均自由程 *§6-8 气体内的输运过程
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123
又由统计平均的观点有
v2 1 v2
x
3
所以 P 1 nmv2 2 n(1 mv2)
3
32
15
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引入分子平均平动动能
w 1 mv2 2
压强的微观解释:
P 2 nw 3
(1) 压强是对大量分子的分子数密度和分子平均平动动能的
统计平均结果。---这就是宏观量P与微观量 w之间的关系。
气体的平衡态除了可用一组状态参量来描述，还可用状态 图来表示，而一组状态参量在状态图中对应的是一个点。不同 的状态在状态图中对应点不同。
在状态图中，一条光滑的曲 Ｐ 线代表一个由无穷多个平衡态
所组成的变化过程，如右图所
示。 ０
曲线上的箭头表示过程进
行的方向。
AP,V ,T 1 11
BP ,V ,T 2 22 Ｖ
6.1.2 温度
１、温度概念 温度是表征物体冷热程度的宏观状态参量。 温度概念的建立是以热平衡为基础的。
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AB
绝热壁
AB
导热壁
C AB
C AB
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么，这 两个系统彼此也处于热平衡。这个结论称热力学第零定律。
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处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性 质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理量称为系统的 温度 。 ２、温标 温度计
由于非平衡态不能用一组确切的状态参量来描述，因此在
状态图中，非平衡态过程也就无法找到相应的过程曲线与之
对应。
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§6-2 理想气体压强公式
6.2.1 分子模型
1、分子可以看作质点。（除特别考虑） 2、除碰撞外，分子之间，分子与器壁不计相互作用力。 3、分子间，分子与器壁间的碰撞是完全弹性的，遵守 动量和能量守恒定律。
（１） 由于理想气体不计分子间相互作用力，因此理想气体 的内能仅为热运动能量之总和。
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由于我们只讨论刚性分子，所以理想气体刚性分子的内能 只是：所有分子的平均总动能之总和。
P nKT
即在相同的压强，相同的温度下，各种气体的分子数密 度相同──这是一个很有用的公式
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6.3.2 气体分子的方均根速率
1 mv2 3 kT
2
2
v2 3KT 3RT
m
M mol
称之为气体分子的方均根速率。
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§6-4 能量均分定理 理想气体的内能 6.4.1 自由度
指在不受外界影响（或不变的）的条件下，系统的宏观性
质不随时间变化的状态 称热平衡态。
2
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系统在热平衡时，系统内任一宏观体元均处于力学平衡、 热平衡、相平衡中。
※ 从微观的角度应理解为动态平衡态
※ 平衡态是一种是理想概念
※ 若在我们所讨论的问题中，气体活动的高度空间不是很 大，即重力加速度随高度的变化可以忽略，则在达热力学平衡 态时，上述宏观量不仅是稳定的（指不随时间变化）还是均匀 的（即不随位置变化）。
或
则有：
1 mv2 3 kT
2
2
w 3 kT 2
此即宏观量T与微观量 w 的关系，这说明
１、温度是描述热力学系统平衡态的一个物理量。
上式给出的是“动态”的含义，非平衡态系统不能用温 度 ２、来宏描观述量。温度T是一 统计概念，
是大量分子无规则热运动的集体表现，是分子平均平动 动能的量度。
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温度计:即测温的工具。 温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标 ──即 温度的数值表示法。
※ 主要有三个步骤
其一、要选定一种合适物质（称测温质）的测温特性； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其三、选定温度的标准点（固定点），并把一定间隔的冷 热程度分为若干度。
6
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Y
i C：三原子以上的分子 6
Z
6个自由度----视为刚体
X
c X
实际气体---不能看成刚性分子，因原子之间还有振动。
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6.4.2 能量均分定理
1、分子的平均平动能平均地分配在每一个平动自由度上，且 每一个平动自由度上的平均平动能的大小都是(1/2)kT。
1 mv2 3 kT 而
对于i分子： P (mv ) mv 2mv
ix
ix
ix
ix
由牛顿第三定律，i分子给予器壁的冲量为 2mv ix
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２、i分子在单位时间内施于A1面的平均冲力
v
i分子单位时间内与A1面碰撞的次数为
ix
2l
1
则 i分子单位时间内施于A1面的总冲量（冲力）为
2mv ix
vix 2l1
§6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程
6.1.1 平衡态
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。
★ 热力学系统分类 根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以分为三种：
(1) 孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交换的系统
(2) 封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质交换的系统 (3) 开放系统－－与外界既有能量交换，又有物质交换的系统 ２、平衡态
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
过程方程 克拉珀龙方程
PV PV
1 1
22
T
T
1
2
PV M RT
M mol
式中Ｒ是气体普适常量，在ＳＩ中 Ｒ＝8.31 (J·mol-1·K-1),
Mmol是气体的摩尔质量。
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３、状态图（Ｐ－Ｖ图、Ｐ－Ｔ图、Ｖ－Ｔ图）
3、零点能的问题 例如铜块中的自由电子在０Ｋ时平均平动动能为4.23eV。
4、温度所描述的运动是分子无规则运动（热运动，是相对质 心参照系，平动动能是系统的内动能），
温度和系统的整体运动无关。
５、 上式结果与分子的种类无关，即只要温度相同，则分子 的平均平动动能就相同。
6、阿伏加德罗定律的一种表述，
V M mol
M Nm M mol N Am （ NA 为阿伏加德罗常数）
P Nm 1 RT N R T nkT
V NAm
V NA
k R 玻尔兹曼恒量 NA
在ＳＩ中
k
8.31 6.022 1023
1.38 1023
J
K 1
理想气体方程
P nkT
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P nkT 2 nw 3
即： 理想气体分子可看作彼此间无相互作用的遵守 经典力学规律的弹性质点。
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6.2.2 分子性质
每个分子运动具有偶然性，然而正是由于每个分子的偶 然性，才使得大量分子运动出现了规律性。这种规律性具 有统计平均意义，称为统计规律性。
在平衡态，当重力的影响可以忽略时，容积内各处的压 强、密度、温度都相同，而分子始终在作无规则的热运动， 故我们可以认为：
※ 处于热平衡态时，系统的宏观属性具有确定的值。因此 可以用一些确定的物理量来表征系统的这些宏观属性。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。
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我们可以从这些参量中，选取不多的相互独立的几 个物理量作为描述系统热平衡态的参量，叫系统的状态参 量。
主要的参量有：几何参量，力学参量，热学参量， 化学参量，电磁参量; 体积V，压强P，热力学温度 T，摩 尔数v。
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N
那么
v2 Nv2
ix
x
i 1
于是所有分子在单位时间内施于A1面的冲力为
FA1
N i 1
ml1 vi2x
m l1
N
vi2x
i 1
m l
1
N v2 x
４、求压强的统计平均值
由压强的定义
P FA1 l2l3
N l1l2l3
mv
2 x
令
n N ll l
──为分子数密度（即单位体积内的分子数）
(2) 气体压强是指：容器壁的单位面积上受到的大量分子碰撞 冲力的时间平均值。
因此，对少量分子或个别分子上述公式不成立。
※气体压强与大气压强的区别：
前者如上所述，后者则是空气重量所致。
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§6-3 温度的统计解释
6.3.1 温度的统计解释
PV M RT P M RT