氣體動理論上課版ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-13 18:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 彈性 。 二 、 壓強的本質(zhì) 氣體的壓強是大量分子與器壁碰撞 ， 作用在器壁上的力的統(tǒng)計平均值 。 在數(shù)值上等于單位時間內(nèi)與器壁相碰撞的所有分子作用于器壁單位面積上的總沖量 。 167。 5. 3 理想氣體的壓強和溫度公式 三、理想氣體的壓強公式 12122lvmlvmv xxx ?碰撞一次分子動量的改變?yōu)椋? 2mvx 兩次碰撞所需時間為 2l1/vx 單位時間內(nèi)，分子 a與器壁 A1 面碰撞次數(shù)vx/2l1 單位時間內(nèi)，分子 a作用在 A1面上的沖量為： 其中： 為單位體積分子數(shù)或分子數(shù)密度。 按壓強定義： ????NiixvlllmllFp1232132)( 22221321xNxx vvvlllm ???? ?)(22221321 NvvvlllNm xNxx ???? ?2xvmn ??321 lllNn ?Nvvvv xNxxx222212 ???? ?為 N個分子沿 x方向速度分量的平方均值。 氣體的 壓強 是由大量分子對器壁的碰撞而產(chǎn)生的，它是一個統(tǒng)計平均量，氣體分子 平均平動動能也是一個統(tǒng)計平均量， 分子數(shù)密度 實際上也是一個統(tǒng)計平均量。氣體壓強公式給出了三個統(tǒng)計平均量之間的關(guān)系。壓強是可以直接測量的宏觀量，而平均平動動能則不能。 222231 vvvvzyx ???231 vnmp ?? ?nvmn32)21(32 2 ??221 vm??又由于 ， 其中 為分子的 平均平動動能 。 P = n kT ? = 3 2 kT 可見，平均平動動能只與溫度有關(guān)，氣體的溫度是氣體分子平均平動動能的量度。 溫度是統(tǒng)計概念，只能用于大量分子，對單個分子談溫度是無意義的。溫度標(biāo)志物體內(nèi)部分子無規(guī)運動的劇烈程度。 利用理想氣體狀態(tài)方程： 四、理想氣體的溫度公式 RTmN NmRTM MpVAm o l??由于 n=N/V , k=R/NA ： n k TTNRVNpA??即 ： ?np 32?又： 得： 得方均根速率： 例 .在 0 o C 時， H 2 分子 s m v / 1836 10 02 . 2 273 31 .8 3 3 2 ? ? ? ? ? O 2 分子 s m v / 461 10 32 273 31 .8 3 3 2 ? ? ? ? ? kTvm 2321 2 ???由： m o lMRTmkTv 332 ??167。 5 . 4 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能 研究氣體的能量時，氣體分子不能再看成質(zhì)點 ，微觀模型要修改，因為分子有平動動能，還有轉(zhuǎn)動動能，振動動能。 （在 常溫下 ，不考慮振動自由度，原子間相對位置保持不變） 一 、 自由度的概念 確定一個物體的空間位置所需要的獨立坐標(biāo)數(shù)目稱為該物體的自由度 。 自由質(zhì)點在空間的自由度為 3 。 飛機為 輪船為 火車為 1。 剛體的自由度為 6 ： 3 個平動 、 3個轉(zhuǎn)動 。 剛性雙原子分子的自由度為 5。 （ 兩質(zhì)點繞其連線為軸的轉(zhuǎn)動無意義 ） 多原子自由度為 6。 如果考慮振動自由度 ， 就不只 6 個了 。 由理想氣體模型 單原子分子 ： 1 2 1 2 1 2 E = mvx2 + mvy2 + mvz2 1 2 平均熱能 = 3 ? kT 每個平動自由度分配平均能 1 2 kT 剛性 雙原子分子 除平動能，還有 轉(zhuǎn)動能： 1 2 1 2 E轉(zhuǎn)動 = JX? x2 + JY ? y2 z 每個轉(zhuǎn)動自由度分配平均能 1 2 kT 非剛性雙原子分子 除平動能、轉(zhuǎn)動能， 還有振動能： 1 2 1 2 E振動 = mvz2 + kz 2 每個振動自由度分配平均能 2 倍 1 2 kT 振動自由度 = 1 二、能量按自由度均分定理： 如果氣體分子有個 i 自由度 ， 則每個分子的總平均動能為 i kT/2 ， 能量按這樣分配的原則 ， 叫作 能量按自由度均分定理 。 大量分子頻繁碰撞 ， 能量在各分子之間以及各自由度之間相互交換和轉(zhuǎn)換 。 達到平衡態(tài)時 ， 能量就被平均分配到每個自由度了 。 能量按自由度均分定理適用于氣 、 液 、 固體 。 設(shè) 平動 自由度 t ， 轉(zhuǎn)動 自由度 r， 振動 自由度 s ， 平均總動能 ： ?K=（ t + r +2s） 1 2 kT 剛性雙原子分子 ?K= 5 2 kT 單原子分子 ?K= 3 2 kT 非剛性雙原子分子 ?K= 7 2 kT 三、 理想氣體內(nèi)能 內(nèi)能是宏觀量 —— 系統(tǒng)中分子熱運動總機械能的統(tǒng)計平均值。 理想氣體忽略了分子間相互作用勢能，所以其內(nèi)能 ==所有分子各種形式動能的總和。 1 mol 理想氣體的內(nèi)能 是 RTikTiNE A 2)2(0 ?? 對于確定的氣體 i 是確定的，所以 E只與 T有關(guān)。（這與實驗觀測是完全一致的）即： 理想氣體內(nèi)能只是溫度的函數(shù) ，與熱力學(xué)溫度成正比。 剛性多原子分子 ?K= 6
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