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1、气体动理论,8. 1 分子运动的基本概念 8. 2 气体分子的热运动 8. 3 统计规律的特征 8. 4 理想气体的压强公式,第8章 气体动理论,8. 5 麦克斯韦速率分布定律 8. 6 温度的微观本质 8. 7 能量按自由度均分定理,8. 9 气体分子的平均自由程 8. 10 热力学第二定律的统计意义和熵的概念,8.1.1 宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成,b. 组成物质的粒子之间存在一定的空隙。,a. 阿伏伽德罗常数：1mol 物质所含的分子（或原子）的数目均相同 .,解：（1）标准状态下，,例如：一容器内贮由标准状态下的氮气，求（1） 中有多少个氮气分子;(2)氮分子的质量；（3）
2、分子间的平均距离。（氮分子的直径为 ）,8.1 分子运动的基本概念 chsling,（2）氮分子的质量：,（3）在空间，平均每个分子占据的体积为1/n，将此体积 看成立方体，则分子间的平均距离为：,利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成 IBM 字母的照片.,8.1 分子运动的基本概念 chsling,8.1.2 物体的分子在永不停息地作无序热运动,布朗运动：悬浮在流体中的颗粒所作的不停的无规则运动。 布朗运动是分子无规则热运动的反映； 布朗运动随温度升高剧烈程度增加，说明分子运动随温度升高而加剧。,8.1 分子运动的基本概念 chsling,b. 分子间作用力半经验公式：,c.分子的作用力
3、决定物体的物态（固、液、气）,a. 分子间相互作用力包括引力和斥力,8.1.3 分子间存在相互作用力,8.1 分子运动的基本概念 chsling,分子运动的基本概念： 1.宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成； 2.物体的分子在永不停息地作无序热运动； 3.分子间存在相互作用力 。,8.1 分子运动的基本概念 chsling,8.2.1 气体分子热运动可视作是在惯性支配下的自由运动,8.2.2 气体分子间的相互碰撞,8.2.3 大量气体分子热运动服从统计规律,1）忽略重力对其作用；2）除去碰撞瞬间，在相邻两次碰撞之间的气体分子运动。,1）无序性是气体分子热运动的基本特性；2）单个分子的运动遵
4、循力学规律；3）气体分子间的碰撞实质上是分子力作用下的散射过程。,1）统计规律性：大量偶然事件的总体所具有的规律性；2）涨落现象：相对于统计平均值出现偏离的现象。涨落现象与统计规律分不开； 3）统计规律无法用力学方法得到。,例如：气体分子数密度；掷骰子；伽耳顿板实验,8.2 气体分子的热运动 chsling,伽耳顿板实验,1.平衡态下气体分子速度投影的统计平均值为：,8.2.4 平衡态下，速度投影、投影平方及速率平方的统计平均值,气体处于平衡状态时，气体分子沿各个方向运动的概率相等，故有,8.2 气体分子的热运动 chsling,2.平衡态下气体分子速度分量平方的统计平均值为：,由于气体处于平
5、衡状态时，气体分子沿各个方向运动的概率相等，故有:,8.2 气体分子的热运动 chsling,8.4.1 理想气体的微观模型,1）分子可视为质点，忽略其大小（ 线度 间距 ）;,2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力；,3）弹性质点即碰撞均为完全弹性碰撞，碰撞 前后分子的动能守恒；,4）单个分子的运动遵从经典力学的规律 .,8.4 理想气体的压强公式 chsling,1.理想气体是本身体积不计且除碰撞瞬间外没有相互作 用的弹性球； 2.理气微观模型实际上是对真实气体在压强不太大和温 度不太低的条件下真实气体的理想化、抽象化结果。,理想气体分子集体的统计性假设,8.4 理想气体的压强公式 chsl
6、ing,1）每个分子运动速度各不相同，通过碰撞发生改变；,2）平衡态时，分子按位置的分布是均匀的：,3）平衡态时，分子速度按方向的分布是均匀的：,8. 4.2 理想气体压强公式,以理想气体微观模型为对象，运用牛顿定律，采取求平均值的统计方法进行求解。,单个分子对器壁碰撞特性 : 偶然性 、不连续性.,大量分子对器壁碰撞的总效果 ： 恒定的、持续的力的作用 .,对象：一定量理想气体,将N个分子分组，每组分子具有相同的速度：,8.4 理想气体的压强公式 chsling,分子i碰撞一次器壁，对器壁的冲量为：,在dt 时间内，所有速度为 的分子中，能够与微小面积 dA相碰撞的分子数目:,气体处于平衡态
7、，器壁上各处的压强相等。研究器壁上任一块小面积dA所受的压强，取dA与x轴垂直，向右为正方向;,8.4 理想气体的压强公式 chsling,( ),由压强定义得：,平衡态下：,分子平均平动动能,在dt 时间内，与dA 碰撞的所有分子对器壁的冲量为:,8.4 理想气体的压强公式 chsling,（1） 理想气体的压强随分子数密度和分子平均平动 动能的增大而增大； （2）压强 p 是大量分子的集体作用效果，对 单个分 子无压强可言。,8.4 理想气体的压强公式 chsling,例2. 氢分子的质量为 ，如果每秒有 个氢分子沿着与容器器壁的法线成45角的方向以 的速率撞击在 面积上，则此氢气的压强为
8、 。,例1.体积为 m3的容器中含有 个氧气分子，如果其中压强为 Pa，则氧分子的平均平动动能为：,8.4 理想气体的压强公式 chsling,（A） J （B） J （C）606.0 J （D） J,例3. 体积 的容器中，贮有理想气体分子总数为 个 ，每个分子的质量为 ，分子速率平方平均值为 ，求该气体的压强、温度以及分子总平均平动动能。,解：由理想气体压强公式：,代入已知数据，可得：,8.4 理想气体的压强公式 chsling,由理想气体状态方程：,气体分子的总平均平动动能为：,故：,8.4 理想气体的压强公式 chsling,1.分子运动的基本概念： 宏观物体由大量粒子（分子、原子等）组成； 物体的分子在永不停息地作无序热运动； 分子间存在相互作用力 。 2.气体分子的热运动 气体分子热运动可视作是在惯性支配下的自由运动； 气体分子间的相互碰撞实质上是分子力作用下的散射过程； 大量气体分子热运动服从统计规律。,3.理想气体的微观模型 1）分子可视为质点； 2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力； 3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）； 4）单个分子的运动遵从经典力学的规律 . 4.理想气体压强公式,作业：8.18.5 提示：8.4,
