《第一章 氣體分子運(yùn)動(dòng)論》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第一章 氣體分子運(yùn)動(dòng)論（74頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第一章第一章 氣體分子運(yùn)氣體分子運(yùn)動(dòng)論第1頁，共74頁。熱熱 學(xué)學(xué)第2頁，共74頁。目目 錄錄第第1章氣體分子運(yùn)動(dòng)論章氣體分子運(yùn)動(dòng)論第第2章熱力學(xué)章熱力學(xué)第3頁，共74頁。第一章第一章第一章第一章氣體分子運(yùn)氣體分子運(yùn)氣體分子運(yùn)氣體分子運(yùn)動(dòng)論動(dòng)論動(dòng)論動(dòng)論第4頁，共74頁。氣體分子運(yùn)動(dòng)論和熱力學(xué)都是研究熱氣體分子運(yùn)動(dòng)論和熱力學(xué)都是研究熱現(xiàn)象規(guī)律的，但兩者的觀點(diǎn)和采用的方法現(xiàn)象規(guī)律的，但兩者的觀點(diǎn)和采用的方法不同。氣體分子運(yùn)動(dòng)論是根據(jù)物質(zhì)分子構(gòu)不同。氣體分子運(yùn)動(dòng)論是根據(jù)物質(zhì)分子構(gòu)造，通過分子的微觀運(yùn)動(dòng)采用統(tǒng)計(jì)方法建造，通過分子的微觀運(yùn)動(dòng)采用統(tǒng)計(jì)方法建立宏觀量與微觀量之間的關(guān)系，從而說明立宏觀量與微觀

2、量之間的關(guān)系，從而說明物質(zhì)宏觀性質(zhì)的本質(zhì)。熱力學(xué)那么是從能物質(zhì)宏觀性質(zhì)的本質(zhì)。熱力學(xué)那么是從能量的觀點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)定律為根底處理熱運(yùn)動(dòng)量的觀點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)定律為根底處理熱運(yùn)動(dòng)中宏觀量之間的關(guān)系。中宏觀量之間的關(guān)系。概述概述第5頁，共74頁。本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.確切理解平衡狀態(tài)和平衡過程。2.深刻理解理想氣體狀態(tài)方程的物理意義，并能熟練運(yùn)用。3.掌握氣體分子運(yùn)動(dòng)論的根本觀點(diǎn)和理想氣體的分子模型。4.掌握壓強(qiáng)公式和溫度公式，深刻理解壓強(qiáng)和溫度微觀本質(zhì)。5.深刻理解能量按自由度均分原理，熟練掌握理想氣體內(nèi)能的計(jì)算。第6頁，共74頁。6.6.理解并掌握氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的根本理解并掌握氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的根本

3、特征，麥克斯韋速率分布規(guī)律、三種特征，麥克斯韋速率分布規(guī)律、三種速率、平均碰撞頻率、平均自由程。速率、平均碰撞頻率、平均自由程。第7頁，共74頁。第一節(jié)第一節(jié) 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程第二節(jié)第二節(jié) 氣體動(dòng)理論的根本觀點(diǎn)氣體動(dòng)理論的根本觀點(diǎn)第三節(jié)第三節(jié) 壓強(qiáng)公式、溫度公式壓強(qiáng)公式、溫度公式第四節(jié)第四節(jié) 能量均分定理能量均分定理第五節(jié)第五節(jié) 麥克斯韋速率分布率麥克斯韋速率分布率本章小結(jié)與習(xí)題課本章小結(jié)與習(xí)題課第8頁，共74頁。第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)第一節(jié)理想氣體狀態(tài)理想氣體狀態(tài)理想氣體狀態(tài)理想氣體狀態(tài)方程方程方程方程第9頁，共74頁。一、理想氣體狀態(tài)方程一、理想氣體狀態(tài)方程 理想氣體處于平衡態(tài)

4、下時(shí)，各狀態(tài)參量理想氣體處于平衡態(tài)下時(shí)，各狀態(tài)參量之間的關(guān)系。之間的關(guān)系。1.什么是理想氣體什么是理想氣體 理想氣體是一種理想化的模型，它的模理想氣體是一種理想化的模型，它的模型有兩種。型有兩種。宏觀模型宏觀模型溫度不太低溫度不太低壓強(qiáng)不太高壓強(qiáng)不太高第10頁，共74頁。微觀模型微觀模型分子間的作用力不計(jì)分子間的作用力不計(jì)分子的體積不計(jì)分子的體積不計(jì)兩種模型是等價(jià)的，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)較低時(shí)，兩種模型是等價(jià)的，當(dāng)氣體的壓強(qiáng)較低時(shí)，氣體較稀薄，分子間的距離較大，那么分子氣體較稀薄，分子間的距離較大，那么分子間的作用力可忽略不計(jì)，且分子間的距離遠(yuǎn)間的作用力可忽略不計(jì)，且分子間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于分子本身的線度

5、，分子的體積也可忽遠(yuǎn)大于分子本身的線度，分子的體積也可忽略不計(jì)。略不計(jì)。2.什么是平衡態(tài)什么是平衡態(tài) 在外界條件一定的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部各處在外界條件一定的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部各處均勻一致，宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間均勻一致，宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間 t 改變。改變。第11頁，共74頁。二、狀態(tài)參量的含義二、狀態(tài)參量的含義1.壓強(qiáng)壓強(qiáng)P 從力學(xué)角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。從力學(xué)角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。單位面積的壓力。單位面積的壓力。國際單位：牛頓國際單位：牛頓/米米2 2，Nm-2,Nm-2,帕帕PaPa1 Pa=1 Nm-2,常用單位：常用單位：大氣壓，大氣壓，atm第12頁，共74頁。2.體積體積 V 從幾何角度

6、描寫氣體狀態(tài)的物理量。從幾何角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。-氣氣體分子體分子活動(dòng)的空間活動(dòng)的空間體積。體積。對(duì)于對(duì)于理想氣體理想氣體分子大小不計(jì)，分子活動(dòng)分子大小不計(jì)，分子活動(dòng)的空間體積就是的空間體積就是容器的體積容器的體積。國際單位：國際單位：米米3，m3常用單位：常用單位：升，升，l第13頁，共74頁。3.溫度溫度T 從熱學(xué)角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。從熱學(xué)角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。國際單位：國際單位：絕對(duì)溫標(biāo)絕對(duì)溫標(biāo) T 開，開，k常用單位：常用單位：攝氏溫標(biāo)攝氏溫標(biāo) t 度，度，4.摩爾數(shù)摩爾數(shù)氣體質(zhì)量氣體質(zhì)量摩爾質(zhì)量摩爾質(zhì)量單位：摩爾，單位：摩爾，mol第14頁，共74頁。5.普適氣體恒量

7、普適氣體恒量 R1摩爾氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：摩爾氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下：第15頁，共74頁。三、適用條件三、適用條件三、適用條件三、適用條件.理想氣體理想氣體.處在平衡態(tài)處在平衡態(tài)理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程.理想氣體理想氣體.處在平衡態(tài)處在平衡態(tài)氣體定律氣體定律.質(zhì)量不變質(zhì)量不變.同種氣體同種氣體第16頁，共74頁。常用形式常用形式系統(tǒng)內(nèi)有系統(tǒng)內(nèi)有 N個(gè)分子個(gè)分子每個(gè)分子質(zhì)量每個(gè)分子質(zhì)量 m常用形式常用形式 分子數(shù)密度分子數(shù)密度 玻耳茲曼常數(shù)玻耳茲曼常數(shù)第17頁，共74頁。P-V 圖圖通常還畫通常還畫 P-T、P-VT-V、T E 圖圖PVP V 圖上一個(gè)圖上一個(gè)點(diǎn)點(diǎn)代表一個(gè)代表一個(gè)平衡態(tài)平衡態(tài)一

8、條一條線線代表一個(gè)準(zhǔn)代表一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程靜態(tài)過程第18頁，共74頁。第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)第二節(jié)氣體分子運(yùn)動(dòng)氣體分子運(yùn)動(dòng)氣體分子運(yùn)動(dòng)氣體分子運(yùn)動(dòng)論的根本觀點(diǎn)論的根本觀點(diǎn)論的根本觀點(diǎn)論的根本觀點(diǎn)第19頁，共74頁。一、研究方法一、研究方法一、研究方法一、研究方法 從微觀物質(zhì)構(gòu)造和分子運(yùn)動(dòng)論出發(fā)運(yùn)用從微觀物質(zhì)構(gòu)造和分子運(yùn)動(dòng)論出發(fā)運(yùn)用力學(xué)規(guī)律和統(tǒng)計(jì)平均方法，解釋氣體的宏觀現(xiàn)力學(xué)規(guī)律和統(tǒng)計(jì)平均方法，解釋氣體的宏觀現(xiàn)象和規(guī)律，并建立宏觀量與微觀量之間的關(guān)系。象和規(guī)律，并建立宏觀量與微觀量之間的關(guān)系。二、氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本觀點(diǎn)二、氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本觀點(diǎn)二、氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本觀點(diǎn)二、氣體分子運(yùn)動(dòng)論的基本觀點(diǎn)

9、1.氣體是由大量分子或原子組成。2.分子在不停地作無規(guī)那么的熱運(yùn)動(dòng)。3.分子間有相互作用。分子間有相互作用。4.分子可視為彈性的小球。分子可視為彈性的小球。5.服從牛頓力學(xué)服從牛頓力學(xué)第20頁，共74頁。分子數(shù)目太多，無法解這么多的聯(lián)立方程。分子數(shù)目太多，無法解這么多的聯(lián)立方程。即使能解也無用，因?yàn)榕鲎蔡l繁，運(yùn)動(dòng)情即使能解也無用，因?yàn)榕鲎蔡l繁，運(yùn)動(dòng)情況瞬息萬變，況瞬息萬變，必須用統(tǒng)計(jì)的方法來研究。必須用統(tǒng)計(jì)的方法來研究。三、統(tǒng)計(jì)的規(guī)律性三、統(tǒng)計(jì)的規(guī)律性三、統(tǒng)計(jì)的規(guī)律性三、統(tǒng)計(jì)的規(guī)律性 對(duì)于單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)那么的，遵守對(duì)于單個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)是無規(guī)那么的，遵守牛頓定律，但對(duì)大量的分子那么需用統(tǒng)

10、計(jì)平均牛頓定律，但對(duì)大量的分子那么需用統(tǒng)計(jì)平均的方法。的方法。第21頁，共74頁。對(duì)大量無規(guī)那么的事件，進(jìn)展統(tǒng)計(jì)，滿對(duì)大量無規(guī)那么的事件，進(jìn)展統(tǒng)計(jì)，滿足一定的規(guī)律性，事件的次數(shù)越多，規(guī)律性足一定的規(guī)律性，事件的次數(shù)越多，規(guī)律性也越強(qiáng)，用也越強(qiáng)，用“概率來表示。概率來表示。定義定義:某一事件某一事件 A發(fā)生的概率發(fā)生的概率 WA 第22頁，共74頁。統(tǒng)計(jì)規(guī)律有以下幾個(gè)特點(diǎn)統(tǒng)計(jì)規(guī)律有以下幾個(gè)特點(diǎn):1.對(duì)大量偶然事件整體所遵守的規(guī)律為統(tǒng)計(jì)規(guī)對(duì)大量偶然事件整體所遵守的規(guī)律為統(tǒng)計(jì)規(guī)律。律。2.總是伴隨著漲落?？偸前殡S著漲落。什么叫漲落？什么叫漲落？對(duì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的偏離現(xiàn)象對(duì)統(tǒng)計(jì)規(guī)律的偏離現(xiàn)象漲落有時(shí)大漲落有

11、時(shí)大 有時(shí)小有時(shí)小 有時(shí)正有時(shí)正 有時(shí)負(fù)有時(shí)負(fù)第23頁，共74頁。第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)第三節(jié)壓強(qiáng)公式、壓強(qiáng)公式、壓強(qiáng)公式、壓強(qiáng)公式、溫度公式溫度公式溫度公式溫度公式第24頁，共74頁。第四節(jié)第四節(jié)第四節(jié)第四節(jié)能量均分定理能量均分定理能量均分定理能量均分定理第25頁，共74頁。一、什么是自由度一、什么是自由度 自由度是描寫物體在空間位置所需的獨(dú)立坐自由度是描寫物體在空間位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)。標(biāo)數(shù)。所謂獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)是指描寫物體位置所需所謂獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)是指描寫物體位置所需的的最少的坐標(biāo)數(shù)最少的坐標(biāo)數(shù)。第26頁，共74頁。三、分子動(dòng)能按自由度均分的統(tǒng)計(jì)規(guī)律三、分子動(dòng)能按自由度均分的統(tǒng)計(jì)規(guī)律由溫度公式有分子平

12、均平動(dòng)動(dòng)能由溫度公式有分子平均平動(dòng)動(dòng)能第27頁，共74頁。即在即在 x 方向的自由度上平均分配了方向的自由度上平均分配了 kT/2 的的能量。能量。由于分子運(yùn)動(dòng)在哪個(gè)方向都不占優(yōu)勢，因此，由于分子運(yùn)動(dòng)在哪個(gè)方向都不占優(yōu)勢，因此，在在 y、z 方向的自由度上也都平均分配方向的自由度上也都平均分配 了了 kT/2 的能量。的能量。每個(gè)平動(dòng)自由度上分配了一份每個(gè)平動(dòng)自由度上分配了一份kT/2的能量，的能量，第28頁，共74頁。使平動(dòng)動(dòng)能與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)換，使平動(dòng)動(dòng)能與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)換，平動(dòng)動(dòng)能平動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能使平動(dòng)動(dòng)能與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能到達(dá)一樣，即每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)使平動(dòng)動(dòng)能與轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能到達(dá)一樣，即每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由

13、度上也平均分配了自由度上也平均分配了kT/2kT/2能量。能量。由此可知，分子有由此可知，分子有 i 個(gè)自由度，其平均動(dòng)能就個(gè)自由度，其平均動(dòng)能就有有i 份份 kT/2 的能量的能量。分子平均動(dòng)能分子平均動(dòng)能由于分子的劇烈碰撞幾億次由于分子的劇烈碰撞幾億次/秒，秒，第29頁，共74頁。四、氣體分子的能量四、氣體分子的能量=分子平均動(dòng)能分子平均動(dòng)能+對(duì)于理想氣體而言，對(duì)于理想氣體而言，分子間的作用力忽略分子間的作用力忽略不計(jì)不計(jì)，分子與分子間的勢能為，分子與分子間的勢能為 0。由于只考慮常溫狀態(tài)，分子內(nèi)的原子間的由于只考慮常溫狀態(tài)，分子內(nèi)的原子間的距離可認(rèn)為不變，那么分子內(nèi)原子與原子距離可認(rèn)為不

14、變，那么分子內(nèi)原子與原子間的勢能也可不計(jì)。間的勢能也可不計(jì)。一個(gè)分子的能量為一個(gè)分子的能量為分子與分子間的勢能分子與分子間的勢能+分子中原子與原子間的勢能分子中原子與原子間的勢能=分子平均動(dòng)能分子平均動(dòng)能第30頁，共74頁。五、氣體的內(nèi)能五、氣體的內(nèi)能1.一個(gè)分子的能量為一個(gè)分子的能量為:2.1 mol氣體分子的能量為氣體分子的能量為:3.M 千千克氣體的能量為：克氣體的能量為：氣體內(nèi)能氣體內(nèi)能第31頁，共74頁。第五節(jié)第五節(jié)第五節(jié)第五節(jié)麥克斯韋速率麥克斯韋速率麥克斯韋速率麥克斯韋速率分布律分布律分布律分布律第32頁，共74頁。3 麥克斯韋速率分布律麥克斯韋速率分布律一、速率分布函數(shù)一、速率分

15、布函數(shù)設(shè)系統(tǒng)總的分子數(shù)為設(shè)系統(tǒng)總的分子數(shù)為N分子速率在分子速率在間隔間隔內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比間隔內(nèi)的分子數(shù)為間隔內(nèi)的分子數(shù)為那么那么表示表示分子速率在分子速率在單位速率間隔內(nèi)單位速率間隔內(nèi)分子速率在分子速率在附近附近的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比f(v)叫叫麥克斯韋速率分布函數(shù)麥克斯韋速率分布函數(shù)第33頁，共74頁。單位速率間隔內(nèi)的分子數(shù)單位速率間隔內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比占總分子數(shù)的百分比間隔內(nèi)的分子數(shù)占間隔內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比總分子數(shù)的百分比分子速率在分子速率在附近附近分子速率在分子速率在1f(v)的意義的意義討論討論第

16、34頁，共74頁。間隔內(nèi)的分子數(shù)間隔內(nèi)的分子數(shù)歸一性質(zhì)歸一性質(zhì)分子速率在分子速率在2f(v)的性質(zhì)的性質(zhì)第35頁，共74頁。曲線下面積恒為曲線下面積恒為1幾何意義幾何意義o第36頁，共74頁。2.麥?zhǔn)纤俾史植己瘮?shù)曲線麥?zhǔn)纤俾史植己瘮?shù)曲線o二、二、麥克斯韋速率分布律麥克斯韋速率分布律 系統(tǒng)：理氣系統(tǒng)：理氣 平衡態(tài)平衡態(tài) 1.麥?zhǔn)纤俾史植悸甥準(zhǔn)纤俾史植悸傻?7頁，共74頁。最概然速率最概然速率最大最大令令o得得第38頁，共74頁。討論討論1.vP與溫度與溫度T的關(guān)系的關(guān)系曲線的峰值右移曲線的峰值右移,由于曲線下面積為由于曲線下面積為1不變，所以峰值不變，所以峰值降低。降低。第39頁，共74頁。曲線

17、的峰值左移曲線的峰值左移,由由于曲線下面積為于曲線下面積為1不變，所以峰值升不變，所以峰值升高。高。2.vP與分子質(zhì)量與分子質(zhì)量m的關(guān)系的關(guān)系第40頁，共74頁。o同種分子不同溫度同種分子不同溫度的速率分布的速率分布 o相同溫度下不同種相同溫度下不同種類分子的速率分布類分子的速率分布第41頁，共74頁。三、三、速率分布函數(shù)的應(yīng)用速率分布函數(shù)的應(yīng)用 平均值計(jì)算式為平均值計(jì)算式為1.計(jì)算全空間計(jì)算全空間 速率的算術(shù)平均值速率的算術(shù)平均值第42頁，共74頁。代入麥?zhǔn)洗臌準(zhǔn)戏植己瘮?shù)分布函數(shù)得麥?zhǔn)戏植紩r(shí)得麥?zhǔn)戏植紩r(shí)的平均速率的平均速率第43頁，共74頁。2.方均根速率方均根速率麥?zhǔn)舷到y(tǒng)麥?zhǔn)舷到y(tǒng)(理氣理

18、氣 平衡態(tài)平衡態(tài))假設(shè)求整個(gè)速率空間的方均根速率假設(shè)求整個(gè)速率空間的方均根速率第44頁，共74頁。1)平均值的計(jì)算公式平均值的計(jì)算公式注意上下區(qū)間的一致性注意上下區(qū)間的一致性討論討論通式：第45頁，共74頁。2)三種速率三種速率每個(gè)系統(tǒng)均存在每個(gè)系統(tǒng)均存在理想氣體平衡態(tài)有麥?zhǔn)纤俾史植祭硐霘怏w平衡態(tài)有麥?zhǔn)纤俾史植妓运缘?6頁，共74頁。3)3)說出以下各式的物理含義說出以下各式的物理含義1.整個(gè)區(qū)間內(nèi)分子的平均速率2.速率在區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比3.速率在區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比4.速率在區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)第47頁，共74頁。5.速率在區(qū)間內(nèi)的分子的速率之和6.速率在區(qū)間內(nèi)的分

19、子的平動(dòng)動(dòng)能之和7.速率在區(qū)間內(nèi)的分子的平均速率第48頁，共74頁。第六節(jié)第六節(jié)第六節(jié)第六節(jié)平均碰撞頻率平均碰撞頻率平均碰撞頻率平均碰撞頻率平均自由程平均自由程平均自由程平均自由程第49頁，共74頁。一、平均碰撞頻率一、平均碰撞頻率 在常溫下，空氣分子速率在常溫下，空氣分子速率 400500米米/秒，秒，如果在講臺(tái)上翻開一瓶香水，后排的同學(xué)立如果在講臺(tái)上翻開一瓶香水，后排的同學(xué)立刻就可聞到香水味。但實(shí)際需要刻就可聞到香水味。但實(shí)際需要 12 分鐘才分鐘才能聞到，這是為什么？能聞到，這是為什么？實(shí)際上由于分子劇實(shí)際上由于分子劇烈的熱運(yùn)動(dòng)，不斷地和烈的熱運(yùn)動(dòng)，不斷地和其它分子碰撞，分子不其它分子碰

20、撞，分子不是走直線，而是折線。是走直線，而是折線。第50頁，共74頁。建立模型建立模型 跟蹤一個(gè)分子，設(shè)分子是直徑為跟蹤一個(gè)分子，設(shè)分子是直徑為d的彈的彈性小球性小球1.以直代曲，將分子運(yùn)動(dòng)的折線用直線來代替。以直代曲，將分子運(yùn)動(dòng)的折線用直線來代替。2.以靜代動(dòng)，認(rèn)為跟蹤的分子運(yùn)動(dòng)，其它的分以靜代動(dòng)，認(rèn)為跟蹤的分子運(yùn)動(dòng)，其它的分子靜止。子靜止。4.作直徑為作直徑為2d長為長為u的圓柱體（的圓柱體（1秒鐘分子秒鐘分子運(yùn)動(dòng)的距離），圓柱體內(nèi)的氣體分子數(shù)密運(yùn)動(dòng)的距離），圓柱體內(nèi)的氣體分子數(shù)密度為度為n。3.以相對(duì)速率以相對(duì)速率u與其它分子發(fā)生彈性碰撞。與其它分子發(fā)生彈性碰撞。第51頁，共74頁。質(zhì)心

21、位于圓柱體質(zhì)心位于圓柱體內(nèi)的分子數(shù)，都內(nèi)的分子數(shù)，都能和跟蹤的分子能和跟蹤的分子發(fā)生碰撞。圓柱發(fā)生碰撞。圓柱體內(nèi)的分子數(shù)，體內(nèi)的分子數(shù)，即為分子即為分子1秒鐘秒鐘的碰撞次數(shù)的碰撞次數(shù)-平均碰撞頻率。平均碰撞頻率。更詳細(xì)的理論指出：更詳細(xì)的理論指出：第52頁，共74頁。代入平均碰撞頻率代入平均碰撞頻率 二、平均自由程二、平均自由程分子相鄰兩次碰撞之間的平均距離。分子相鄰兩次碰撞之間的平均距離。平均自由程平均自由程=分子在分子在1秒內(nèi)平均路程秒內(nèi)平均路程1秒內(nèi)平均碰撞次數(shù)秒內(nèi)平均碰撞次數(shù)第53頁，共74頁。平均自由程平均自由程由由平均自由程平均自由程說明當(dāng)溫度一定時(shí)，平均自由程和壓強(qiáng)成反比；當(dāng)壓強(qiáng)

22、一定時(shí)，平均自由程和溫度成正比。第54頁，共74頁。問題：問題：一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，當(dāng)溫度一定質(zhì)量的氣體，保持體積不變，當(dāng)溫度增加時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)變得劇烈，平均碰撞頻率增加增加時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)變得劇烈，平均碰撞頻率增加了，平均自由程如何變化？了，平均自由程如何變化？解答：解答：根據(jù)公式根據(jù)公式質(zhì)量一定，體積保持不變，那么氣體的分子數(shù)密質(zhì)量一定，體積保持不變，那么氣體的分子數(shù)密度度 n n 也不變，也不變，平均自由程也不變。平均自由程也不變。說明：質(zhì)量一定，體積保持不變時(shí)，平均自由質(zhì)量一定，體積保持不變時(shí)，平均自由程與體積和壓強(qiáng)無關(guān)程與體積和壓強(qiáng)無關(guān)第55頁，共74頁。本章小結(jié)本章小結(jié)本章小結(jié)

23、本章小結(jié)與習(xí)題課與習(xí)題課與習(xí)題課與習(xí)題課第56頁，共74頁。一、幾個(gè)概念一、幾個(gè)概念1.分子數(shù)密度分子數(shù)密度2.分子質(zhì)量分子質(zhì)量3.質(zhì)量密度質(zhì)量密度4.氣體內(nèi)能氣體內(nèi)能5.平均碰撞頻率平均碰撞頻率第57頁，共74頁。3.溫度公式溫度公式二、三個(gè)公式二、三個(gè)公式2.壓強(qiáng)公式壓強(qiáng)公式6.平均自由程平均自由程1.理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程第58頁，共74頁。三、麥克斯韋速率分布律三、麥克斯韋速率分布律四、三種速率四、三種速率1.最概然速率最概然速率第59頁，共74頁。3.方均根速率方均根速率2.平均速率平均速率第60頁，共74頁。例：例：容器內(nèi)盛有氮?dú)?，壓?qiáng)為容器內(nèi)盛有氮?dú)?，壓?qiáng)為10atm、

24、溫度為、溫度為27C，氮分子的摩爾質(zhì)量為，氮分子的摩爾質(zhì)量為 28 g/mol,.分子數(shù)密度；分子數(shù)密度；.質(zhì)量密度；質(zhì)量密度；.分子質(zhì)量；分子質(zhì)量；.平均平動(dòng)動(dòng)能；平均平動(dòng)動(dòng)能；.三種速率；三種速率；.平均碰撞頻率；平均碰撞頻率；.平均自由程。平均自由程?？諝夥肿又睆綖榭諝夥肿又睆綖?10-10m。求：求：第61頁，共74頁。.分子數(shù)密度；分子數(shù)密度；.質(zhì)量密度質(zhì)量密度.分子質(zhì)量分子質(zhì)量第62頁，共74頁。.平均平動(dòng)動(dòng)能平均平動(dòng)動(dòng)能.三種速率三種速率第63頁，共74頁。.平均碰撞頻率平均碰撞頻率.平均自由程平均自由程第64頁，共74頁。6.(此題3分)5051麥克斯韋速率分布曲線如下圖,圖中

25、A,B兩局部面積相等,那么該圖表示:(A)V0為最可幾速率.(B)V0為平均速率(C)V0為方均根速率;(D)速率大于和小于V0的分子數(shù)各占一半曲線下的面積表示的是速率在某個(gè)區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。第65頁，共74頁。10。此題3分4038溫度為T時(shí)，方均根速率的 速率區(qū)間內(nèi)，氫，氮兩種氣體分子數(shù)占總分子數(shù)的百分率相比較：那么有附：麥克斯韋速率分布定律：ABCD溫度較低時(shí) 溫度較高時(shí)第66頁，共74頁。4038答案與提示 (C)提示：將e指數(shù)中的換成這樣就有第67頁，共74頁。11。此題3分5332 假設(shè)f(v)為氣體分子速率分布函數(shù)，N為分子總數(shù)，m為分子質(zhì)量，那么 的物理意義是：

26、A速率為V2的各分子的總平動(dòng)動(dòng)能與速率為V1的各分子的總平動(dòng)動(dòng)能動(dòng)能之差。B速率為V2的各分子的總平動(dòng)動(dòng)能與速率為V1的各分子的總平動(dòng)動(dòng)能動(dòng)能之和。C速率處在速率間隔V1 V2之內(nèi)的分子的平均平動(dòng)動(dòng)能。D速率處在速率間隔V1 V2之內(nèi)的分子平動(dòng)動(dòng)能之和。第68頁，共74頁。5332答案與提示 (D)根據(jù)速率分布函數(shù)可得那么第69頁，共74頁。7.此題5分 4460 為麥克斯韋速率分布函數(shù)，N為分子總數(shù)，Vp為分子最可幾速率，以下各式表示什么物理意義？123（1）表示分子的平均速率（2分）（2）表示分子速率在區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比（2分）；（3）表示分子速率在區(qū)間的分子數(shù)（1分）。第70

27、頁，共74頁。12.(此題3分)4041 圖示兩條曲線分別表示在一樣溫度下氧氣和氫氣分子速率分布曲線,(VP)02和(VP)H2分別表示氧氣和氫氣的最可幾速率,那么(A)圖中a表示氧氣分子速率分布曲線;(B)圖中a表示氧氣分子速率分布曲線;(C)(C)圖中b表示氧氣分子速率分布曲線(D)(D)圖中b表示氧氣分子速率分布曲線;第71頁，共74頁。14.此題3分4047氣缸內(nèi)盛有一定量的氫氣可視為理想氣體，當(dāng)溫度不變而壓強(qiáng)增大一倍時(shí)，氫氣分子的平均碰撞次數(shù) 和平均自由程 的變化情況是：(A)和 都增大一倍。(B)和 都減為原來的一半。增大一倍而 減為原來的一半。(D)減為原來的一半而 增大一倍。第72頁，共74頁。13.此題3分4048一定量的理想氣體，在溫度不變的條件下，當(dāng)容積增大時(shí)，分子的平均碰撞次數(shù) 和平均自由程 的變化情況是：(A)減小而 不變。(B)減小而 增大。(C)增大 而 減小。不變而 增大。提示：容積增大n變小。第73頁，共74頁。謝謝觀賞謝謝觀賞第74頁，共74頁。