《《大学基础物理学》农科用教材自作pdf课件-02气体动理论》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《大学基础物理学》农科用教材自作pdf课件-02气体动理论（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 宏观法与微观法相辅相成宏观法与微观法相辅相成 热学是研究与热现象有关的规律的科学 热学是研究与热现象有关的规律的科学 热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现 热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现 大量分子的无规则运动称为热运动 大量分子的无规则运动称为热运动 热学的研究方法 热学的研究方法 1 宏观法宏观法 最基本的实验规律 逻辑推理最基本的实验规律 逻辑推理 运用数学运用数学 称为热力学 称为热力学 优点 可靠 普遍 缺点 未揭示微观本质 优点
2、可靠 普遍 缺点 未揭示微观本质 2 微观法微观法 物质的微观结构物质的微观结构 统计方法统计方法 称为统计力学称为统计力学 其初级理论称为气体分子运动论其初级理论称为气体分子运动论 气体动理论气体动理论 优点 揭示了热现象的微观本质 缺点 可靠性 普遍性差 优点 揭示了热现象的微观本质 缺点 可靠性 普遍性差 热学 热学 Heat 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 第二章 气体动理论第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases Kinetic theory of ga
3、ses 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases Introduction In various matter states the property of gas is simple relatively But Gas is very important in biology and agriculture In this chapter we will study macroscopic properties of gas and its statistic law Statistic met
4、hod willed be adopted 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 1 了解气体动理学理论的基本观点 了解气体动理学理论的基本观点 5 掌握理想气体的压强公式 了解理想气体压强公式的 物理意义 通过推导气体压强公式 了解从提出模型 进行 统计平均 建立宏观量与微观量的联系到阐明宏观量的微观 本质的思想和方法 了解系统的宏观性质是微观运动的统计 表现 5 掌握理想气体的压强公式 了解理想气体压强公式的 物理意义 通过推导气体压强公式 了解从提出模型 进行 统计平均 建立宏观量与微观量
5、的联系到阐明宏观量的微观 本质的思想和方法 了解系统的宏观性质是微观运动的统计 表现 6 了解分子平均碰撞频率及平均自由程的概念 了解分子平均碰撞频率及平均自由程的概念 3 掌握理想气体的平均平动动能与温度的关系 了解理 想气体温度的物理意义 掌握理想气体的平均平动动能与温度的关系 了解理 想气体温度的物理意义 4 掌握能量按自由度均分定理的意义及其物理基础 并能 用它导出理想气体内能公式 了解内能的概念 掌握能量按自由度均分定理的意义及其物理基础 并能 用它导出理想气体内能公式 了解内能的概念 2 了解麦克斯韦气体分子速率分布律和分子速率分布函数 的物理意义 掌握气体分子热运动的最概然速率
6、平均速率 和方均根速率的意义及其计算方法 2 了解麦克斯韦气体分子速率分布律和分子速率分布函数 的物理意义 掌握气体分子热运动的最概然速率 平均速率 和方均根速率的意义及其计算方法 教学目的和要求 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 1 理想气体的压强公式 理想气体的压强公式 2 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 3 能量均分定理 能量均分定理 4 理想气体的内能 理想气体的内能 5 麦克斯韦气体分子速率分布律 麦克斯韦气体分子速率分布律 教学重点
7、内容教学重点内容 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 2 1 2 1 气体的微观图像气体的微观图像气体的微观图像气体的微观图像 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 一 基本概念 Basic conception 1 构成气体的分子数是大量的 2 分子在作永不停息的运动 其剧烈程度与温 度有关 分子的运动特征可以通过布朗运动来说明 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动
8、理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 布朗运动的成因 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 视频 布朗运动成因的模拟 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 3 分子之间存在分子力 molecular force O f r r0 斥力斥力 引力引力 合力合力 0 rr 分子力为斥力分子力为斥力 分子力为引力分子力为引力 m10 10 0 r r0 分子有效直径分
9、子有效直径 平衡位置平衡位置 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 2 2 2 2 理想气体的压强和温度 1 1 理想气体的分子模型理想气体的分子模型 Molecular model 分子可以看作质点 其大小可以忽略 每一个 分子的运动服从牛顿运动定律 分子之间的相互作用可以忽略 分子所受的重 力也可以忽略 分子之间的碰撞 分子与器壁之间的碰撞是完 全弹性碰撞 想一想 想一想 实际气体的分子模型 实际气体的分子模型 一 理想气体的分子模型与统计假设一 理想气体的分子模型与统计假设 海南大学 海纳
10、百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 华南热带农业大学 儋州立业 宝岛生根 儋州立业 宝岛生根 第八章气体动理论第八章气体动理论 8 3 气体动理论压强公式气体动理论压强公式 2 分子各方向运动概率均等分子各方向运动概率均等 kji iziyixi vvvv 分子运动速度分子运动速度 热动平衡的统计规律 平衡态 热动平衡的统计规律 平衡态 V N V N n d d 1 分子按位置的分布是均匀的 大量分子对器壁碰撞的总效果 恒定的 持续 的力的作用 分子按位置的分布是均匀的 大量分子对器壁碰撞的总效果 恒定的
11、 持续 的力的作用 单个分子对器壁碰撞特性单个分子对器壁碰撞特性 偶然性 不连续性偶然性 不连续性 2 理想气体的统计假设理想气体的统计假设 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 华南热带农业大学 儋州立业 宝岛生根 儋州立业 宝岛生根 第八章气体动理论第八章气体动理论 8 3 气体动理论压强公式气体动理论压强公式 2222 3 1 vvvv zyx 各方向运动各方向运动概概率均等率均等 i ixx N 22 1 vv 方向速度平方的平均值方向速度平方的平均值x 0 zyx vvv 各方向运动概
12、率均等各方向运动概率均等 2 分子各方向运动概率均等分子各方向运动概率均等 kji iziyixi vvvv 分子运动速度分子运动速度 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 动画 气体压强的解释 2 l 3 l O X Y Z A 1 l B 气体压强的成因 压强是气体分子给容器壁冲量的统 计平均量 二 理想气体的压强公式 二 理想气体的压强公式 pressure formula 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theor
13、y of gases 动画 气体压强的解释 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 2 3 1 vnmp 在单位时间内 分子a作用在A面上的作用力 x y z x v v A 1 l 2 l 3 l a lvmvF xxa 22 2 2 111 111 2 2 NNN ixix ixix iii vmvm Fmvv lll 222 12 2 31 2 3 xxNx vvvFmN p l lll lN 2 x vnmp 压强公式的推导 2222 3 1 vvvv zyx 2222 zyx vvvv
14、海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 压强公式适用于任何形状的容器 分子之间的弹性碰撞不影响压强公式的成立 对少数分子 气体的压强没有意义 压强公式可以改写为 k np 3 2 2 2 1 vm k k 称分子平均平动动能 mean translation kinetic energy of molecular 2 3 1 vnmP 讨论 气体真空实验气体真空实验video 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory o
15、f gases 温度公式 123 0 1038 1 kJNRk k 称为玻耳兹曼常数 Boltzmann constant k np 3 2 RT M pV kT k 2 3 三 理想气体的温度 三 理想气体的温度 Temperature 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases m kT v 3 2 温度是分子热运动剧烈程度的标志 对少数 分子 温度没有意义 压强和温度的关系是 nkTp 温度公式不能进行不合理的外推 可以得到如下的方均根速率 Root mean square speed flas
16、h 温度的意义讨论 阿伏伽德罗定律阿伏伽德罗定律 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 华南热带农业大学 儋州立业 宝岛生根 儋州立业 宝岛生根 第八章气体动理论第八章气体动理论 8 1状态 过程 理想气体状态 过程 理想气体 混合理想气体状态方程混合理想气体状态方程 道耳顿分压定理道耳顿分压定理 n pppp 21 RT MMM V ppp n n n 2 2 1 1 21 n n MMM 2 2 1 1 RTpV 取 则 取 则 RT M pV i i 海南大学 海纳百川 大道致远 海纳百川 大道致远 第二章 气体动理论 第二章 气体动理论 Kinetic theory of gases 0 时常见气体的方均根速率 1838 1311 615 584 493 493 485 461 393 2 02 4 0 18 20 1 28 28 28 8 32 44 氢 氦 水蒸气 氖 氮 一氧化碳 空气 氧 二氧化碳 氢 氦 水蒸气 氖 氮 一氧化碳 空气 氧 二氧化碳 均方根速率 均方根速
