【正文】 論 167。 101 麥克斯韋速率布 第 10章 氣體動理論 167。 101 麥克斯韋速率分布 00 000d)( d NfNNN ??????vvvvv三、 三個統(tǒng)計速率 1. 平均速率 ? ?? 0 d)( vvvv fMRTMRTkT π8π8 ????v167。 101 麥克斯韋速率分布 v2 v1 在麥克斯韋速率分布曲線下的任意一塊面積等于相應(yīng)速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。 101 麥克斯韋速率分布 2)數(shù)量性：統(tǒng)計學(xué)研究對象的數(shù)量性，具體說來，就是通過各種微觀量的統(tǒng)計平均值反映對象總體的特征。 167。 ? ? 123A m o l103671 3 60 2 ???N第 10章 氣體動理論 2 分子不停地做無規(guī)則的熱運動 即每一瞬間，分子的運動方向和速度大小都是隨機的，可以取任一值 3 大量分子運動符合統(tǒng)計規(guī)律 研究對象 處于熱平衡狀態(tài)的理想氣體 第 10章 氣體動理論 分子間存在相互作用力。 第 10章 氣體動理論 3 能用分子運動的統(tǒng)計的觀點理解并解釋氣體的壓強、溫度的物理意義，能應(yīng)用相關(guān)的公式計算這些物理量，正確敘述能量按自由度均分定理，會計算雙原子分子的自由度并確定雙原子分子氣體的內(nèi)能； 第 10章 氣體動理論 1 分子物理和熱力學(xué)的研究對象是物質(zhì)中大量分子的熱運動，它主要表現(xiàn)在物質(zhì)狀態(tài)的變化以及相伴而發(fā)生的熱現(xiàn)象。因為組成物體的分子數(shù)量是很大的，在這樣多的分子中，要想追隨每個分子研究它的運動是不可能的，同時也是不必要的。 101 麥克斯韋速率布 第 10章 氣體動理論 167。 101 麥克斯韋速率分布 共同特點 ： 1) 群體規(guī)律： 只能通過大量偶然事件總體顯示出來， 對少數(shù)事件不適用。 101 麥克斯韋速率分布 速率分布函數(shù) vvdd)(0NNf ? 平衡態(tài)下，無外力場作用時，理想氣體分子 按速率分布服從麥克斯韋速率分布律。 101 麥克斯韋速率布 第 10章 氣體動理論 167。 101 麥克斯韋速率布 第 10章 氣體動理論 167。 101 麥克斯韋速率分布 分 子 速 率 分 布 的 100~200 速率區(qū)間 200~300 300~400 400~500 500~600 600~700 700~800 800~900 900 100 ＜ ＞ (m/s) 1859年麥克 斯韋從理論上 得到速率分布 定律。 167。單位容積內(nèi)的分子數(shù)越多，壓強越大；分子平均平動動能越大，壓強也越大。 與氣體種類無關(guān),k Tt ?? ?熱運動停止，意味著0,0 kt ??? ?T? 絕對零度只能逼近，不能達到。 104 溫度的微觀本質(zhì) 第 10章 氣體動理論 MRT 2223?v 13 sm4 9 310282 7 ?? ??????3k t 3 23 kT?? 21???MRT 3233?v 1sm320 ???第 10章 氣體動理論 小結(jié) 1 理想氣體體分子的平均平動動能只與溫度有關(guān)，和氣體性質(zhì)無關(guān)，它與氣體的溫度 T成正比。 105 能量均分定理 理想氣體的內(nèi)能 第 10章 氣體動理論 在溫度為 T 的平衡態(tài)下，物質(zhì)分子的每一個自由度都具有相同的平均動能，等于 。 kT21 (1) kT23 (2) kTi2 (3) RTi2 (4) —— 分子在每個自由度上的平均動能 —— 分子的平均平動動能 —— 分子的平均動能 —— 1 mol 氣體的內(nèi)能 RTMm 23 (5) RTiMm 2 (6) —— 質(zhì)量為 m 的 氣體內(nèi)所有分子的平均平動動能之和 —— 質(zhì)量為 m 的 氣體的內(nèi)能 167。 結(jié)論： 飽和汽壓強與蒸汽的體積無關(guān)、卻與溫度有關(guān)。 106 真實氣體 第 10章 氣體動理論 低溫時，虛線部分不符， 二氧化碳氣體等溫線 —— 范德瓦耳斯方程描述 與 真實氣體的等溫曲線 比較 其它都能很好的吻合 。 107 氣體分子的平均自由程和碰撞頻率 第 10章 氣體動理論 例 109: 體積恒定時，一定量理想氣體的溫度升高，其分子的 (A) 平均碰撞頻率將增大 (B) 平均碰撞頻率將減小 (C) 平均自由程將增大 (D) 平均自由程將減小 [ A ] 第 10章 氣體動理論 167。 108 氣體內(nèi)的輸運過程 黏滯力與 速度梯度 、接觸面積 有關(guān) x z u=u(z) u0 u = 0 z0 df df ? SzuF dddd ??牛頓黏滯定律： v???31? ? 稱為黏滯系數(shù) SzuFzdddd0??????? ?結(jié)論： 黏滯現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是分子定向動量的遷移。 3. 生米煮成熟飯，熟飯卻不能涼干成生米。 熱力學(xué)概率越大，該宏觀態(tài)所包含的微觀態(tài)數(shù)目越多，確定系統(tǒng)的微觀態(tài)越困難，系統(tǒng)無序性越高。 熵的增量與過程無關(guān)。 109 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義和熵 四、克勞修斯熵公式 ???2112dTQSS 可逆???2112dTQSS 不可逆* 熵是態(tài)函數(shù)，熵變與過程無關(guān)。 。 * 對于孤立系統(tǒng)， dQ = 0 ，有 0d ?S第 10章 氣體動理論 167。 109 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義和熵 三、熵增加原理 孤立系統(tǒng)中自然發(fā)生的熱力學(xué)過程總是向著熵增加的方向進行。 ? 熱力學(xué)第二定律是一個統(tǒng)計規(guī)律，對大量粒子體系才有意義，對只含少數(shù)分子的系統(tǒng)不適用。 109 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義和熵 第 10章 氣體動理論 167。 108 氣體內(nèi)的輸運過程 二、熱傳導(dǎo) z T+dT T z0+dz z0 tSZTQzddddd0???????? ?傅立葉熱傳導(dǎo)定律： Vc??? v31?熱導(dǎo)率： 熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是分子熱運動能量的定向遷移。 2. 當(dāng)氣體溫度不均勻時發(fā)生的 熱傳導(dǎo)現(xiàn)象 。 107 氣體分子的平均自由程和碰撞頻率 第 10章 氣體動理論 平衡態(tài)宏觀性質(zhì)的維持 不 可以像討論壓強那樣 將分子看成質(zhì)點 不 需像討論內(nèi)能那樣考慮分子內(nèi)部結(jié)構(gòu) 分子的有效直徑 d