[計(jì)算機(jī)軟件及應(yīng)用]第六章氣體動理論(已修改)
2025-01-31 17:38 本頁面
【正文】 第七章 氣體動理論 ? 分子物理學(xué) :是研究物質(zhì)中大量分子運(yùn)動所表現(xiàn)出來的熱現(xiàn)象及其規(guī)律的學(xué)科 。 與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化統(tǒng)稱為 熱現(xiàn)象 ，熱現(xiàn)象是組成物質(zhì)的微觀粒子熱運(yùn)動的結(jié)果 。 微觀粒子永恒的雜亂無章的運(yùn)動稱為熱運(yùn)動 。 兩種描述的量： 1. 宏觀量 表征大量微觀粒子集體特性的物理量。 如 壓強(qiáng) P、體積 V、溫度 T 等。 單位 壓強(qiáng) 帕斯卡 體積 立方米 溫度 開爾文 Pam m H ga t m 5100 1 317 6 01 ??? .Lm 33 101 ?tT ?? 15273 .2. 微觀量 描述個(gè)別微觀粒子特性的物理量。 如分子 的質(zhì)量、 直徑、速度、動量、能量等。 微觀量與宏觀量有一定的內(nèi)在聯(lián)系。 分子物理學(xué)是根據(jù)物質(zhì)是由大量分子和原子組成的事實(shí)，從力學(xué)的規(guī)律出發(fā)用統(tǒng)計(jì)平均的方法，求出大量分子微觀量的平均值，建立宏觀量和微觀量的關(guān)系，從而說明宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。 ： 最基本的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 +能量觀點(diǎn) 稱為 熱力學(xué) 優(yōu)點(diǎn)：可靠、普遍。 缺點(diǎn)：未揭示熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。 ： 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) + 力學(xué)規(guī)律 +統(tǒng)計(jì)方法 稱為 統(tǒng)計(jì)物理學(xué) 其初級理論稱為 氣體分子運(yùn)動論 (氣體動理論 ) 優(yōu)點(diǎn)：揭示了熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。 缺點(diǎn)：可靠性、普遍性差。 熱運(yùn)動的研究方法 71 氣體動理論的基本概念 一、物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) 1. 宏觀物質(zhì)是不連續(xù)的，是由大量微觀粒子 分子（或原子）組成的多粒子體系。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下一摩爾任何氣體的分子數(shù)都相同： 12310026 ??? m o A2. 分子都在不停地作無規(guī)則運(yùn)動，其劇烈程度和 溫度有關(guān)。 3. 分子間存在相互作用力。 第七章 氣體動理論 分子間既有 引力作用 又有 斥力作用 平衡位置 斥力起主要作用 0?? frr o0?? frr o0?? frr o0?? fRr引力起主要作用 R—分子有效作用半徑 v12 r d v12=0 m10 9?m10 10?fod? 0rRr 斥力引力分子有效直徑 ?d二、氣體動理論的統(tǒng)計(jì)規(guī)律性 統(tǒng)計(jì)規(guī)律性 : 大量偶然性從整體上所體現(xiàn)出來的規(guī)律性。 統(tǒng)計(jì)規(guī)律有以下特點(diǎn) : （ 1）只對大量偶然的事件才有意義 。 （ 2）它是不同于個(gè)體規(guī)律的整體規(guī)律。 統(tǒng)計(jì)規(guī)律一般包括兩方面內(nèi)容： （ 1）研究一些量的統(tǒng)計(jì)平均值 。 （ 2）研究一些量的分布規(guī)律。 （某個(gè)量對大量偶然事件的分布規(guī)律） 統(tǒng)計(jì)分布圖 以伽爾頓板實(shí)驗(yàn)為例 0xNi??x xx ??x槽內(nèi)單位寬度的小球數(shù) 狹槽位置 有陰影的矩形面積為 ii NxxN ??????為落入位置在 x~x+?x 的狹槽內(nèi)小球的個(gè)數(shù)。 “漲落”現(xiàn)象 測量值與統(tǒng)計(jì)值之間總有偏離 處在平衡態(tài)的系統(tǒng)的宏觀量 ， 如壓強(qiáng) P，不隨時(shí)間改變 ， 但不能保證任何時(shí)刻大量分子撞擊器壁的情況完全一樣 ， 分子數(shù)越多 ，漲落就越小 。 三、 熱力學(xué)系統(tǒng) 平衡態(tài) 理想氣體狀態(tài)方程 熱力學(xué)研究的對象，它包含極大量的分子、原子。 外界 ：熱力學(xué)系統(tǒng)以外的物體，又稱系統(tǒng)的環(huán)境。 1. 熱力學(xué)系統(tǒng) 開放系統(tǒng) 孤立系統(tǒng) 封閉系統(tǒng) 熱力學(xué)系統(tǒng) 根據(jù)系統(tǒng)與外界 能量 與 物質(zhì) 傳遞 的不同 例： 若汽缸內(nèi)氣體為系統(tǒng)，其它為外界。 箱子假想分成兩相同體積的部分 ，達(dá)到平衡時(shí) ， 兩側(cè)粒子有的穿越界線 ， 但兩側(cè)粒子數(shù)相同 。 粒子數(shù)是宏觀量 平衡態(tài) : 在無外界影響的條件下，系統(tǒng)所有可觀察 的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間改變的狀態(tài)。 指出 平衡態(tài)是一種熱動平衡： 處在平衡態(tài)的大量分子仍在作熱運(yùn)動 ， 而且因?yàn)榕鲎?， 每個(gè)分子的速度經(jīng)常在變 ，但是系統(tǒng)的宏觀量不隨時(shí)間改變 。 2. 平衡態(tài) RTMmPV ??質(zhì)量 摩爾質(zhì)量 摩爾氣體常數(shù) ?? ??? Km o lJR3. 理想氣體狀態(tài)方程 遵循玻意爾定律、查理定律、蓋 —呂薩克定律的氣體 000TVPMmTPV ??000TVPR ?令設(shè)質(zhì)量為 m′的理想氣體由標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) I（ P0 、 、 T0）變化到狀態(tài) II（ P、 V、 T），則有 ,將 代入上式 TPVTVP 0 00 ?? 00VMmV ????0Vn：分子數(shù)密度 設(shè) m′質(zhì)量理想氣體含有 N個(gè)分子，分子的質(zhì)量為 m，則 m′= Nm， mNM A?RTNNRTmN NmPVAA??n k TkTVNPkN TPV???阿伏伽德羅定律 : 在相同壓強(qiáng)和溫度下，各種理想氣體在相同的體積內(nèi)所含分子數(shù)相等。 4. 阿伏伽德羅定律 ANRk ?令 ， 稱 玻爾茲曼常數(shù) 。 ? ?K/J.. .N RkA2323 10381100226318 ??????72 理想氣體的壓強(qiáng)和溫度 一、理想氣體的微觀
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