第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版气气气气 体体体体 动动动动 理理理理 论 论 论 论 第第第第 十二十二十二十二 章章章章 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版教学基本要求教学基本要求 一一 了解了解气体分子热运动的图像气体分子热运动的图像 . 理解理解平衡态、平衡过程、理想气体等概念平衡态、平衡过程、理想气体等概念. 二二 理解理解理想气体的压强公式和温度公式，理想气体的压强公式和温度公式， 能从宏观和微观两方面理解压强和温度的统能从宏观和微观两方面理解压强和温度的统计意义计意义 .2 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版 三三 了解了解自由度概念，自由度概念，理解理解能量均分定能量均分定理，会计算理想气体的内能理，会计算理想气体的内能. 四四 理解理解麦克斯韦速率分布律、麦克斯韦速率分布律、 速率速率分布函数和速率分布曲线的物理意义分布函数和速率分布曲线的物理意义 . 会会计算计算气体分子热运动的三种统计速度气体分子热运动的三种统计速度 . 教学基本要求教学基本要求3 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版 五五 理解理解气体分子平均碰撞次数和平均气体分子平均碰撞次数和平均自由程自由程 的概念和公式的概念和公式.教学基本要求教学基本要求4 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版摩尔气体常量摩尔气体常量对对一定质量的一定质量的同种气体同种气体理想气体物理想气体物态方程一态方程一一、一、 理想气体的物态方程理想气体的物态方程5 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版k 称为玻耳兹曼常量称为玻耳兹曼常量.n =N/V，，为气体分子数密度为气体分子数密度.理想气体物理想气体物态方程二态方程二6 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版 统计关系式统计关系式压强的物理压强的物理意义意义宏观可测量量宏观可测量量微观量的统计平均值微观量的统计平均值二、二、 理想气体的压强和分子平均平动动能理想气体的压强和分子平均平动动能7 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版分子平均平动动能：分子平均平动动能： 宏观可测量量宏观可测量量微观量的统计平均微观量的统计平均8 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版三、三、 能量均分定理能量均分定理 气体处于平衡态时，分子任何一个自由气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均能量都相等，均为度的平均能量都相等，均为 ，这就是，这就是能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理 . 分子的平均能量分子的平均能量9 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版单单原子分子原子分子 3 0 3双双原子分子原子分子 3 2 5多多原子分子原子分子 3 3 6 刚性刚性分子能量自由度分子能量自由度 分子分子自由度自由度平动平动转动转动总总10 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版理想气体的内能理想气体的内能 1 mol 理想气体的内能理想气体的内能 理想气体的内能理想气体的内能 理想气体内能变化理想气体内能变化 11 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版 （（A））温度相同、压强相同温度相同、压强相同. （（B））温度、压强都不同温度、压强都不同. （（C））温度相同，氦气压强大于氮气压强温度相同，氦气压强大于氮气压强. （（D））温度相同，氦气压强小于氮气压强温度相同，氦气压强小于氮气压强.解解1 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且都处于平衡状态，则：平动动能相同，而且都处于平衡状态，则：讨讨 论论12 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版2 理想气体体积为理想气体体积为 V ，，压强为压强为 p ，，温度为温度为 T . 一个分子一个分子 的质量为的质量为 m ，，k 为玻耳兹曼常为玻耳兹曼常量，量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为：子数为：（（A）） （（B））（（C）） （（D））解解13 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版一容器内某双原子分子理想气体的温度为一容器内某双原子分子理想气体的温度为273K，，密度为密度为ρ= 1.25 g/m3，，压强为压强为 p = 1.0×10- -3 atm(1) 气体的摩尔质量？气体的摩尔质量？(2) 气体分子的平均平动动能和平均转动动能？气体分子的平均平动动能和平均转动动能？(3) 单位体积内气体分子的总平动动能？单位体积内气体分子的总平动动能？(4) 设该气体有设该气体有0.3 mol，，气体的内能？气体的内能？解解例例求求(1) 由由 ，有，有 14 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版(2) 平均平动动能和平均转动动能为平均平动动能和平均转动动能为 (3) 单位体积内气体分子的总平动动能为单位体积内气体分子的总平动动能为 (4) 由气体的内能公式，有由气体的内能公式，有15 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版 表示速率在表示速率在 区间的分区间的分子数占总分子数的百分比子数占总分子数的百分比. 物理意义物理意义 表示在温度为表示在温度为 的平衡状态下，速的平衡状态下，速率在率在 附近附近单位速率区间单位速率区间 的分子数占总的分子数占总数的百分比数的百分比 . 的物理意义：的物理意义：四、速率分布函数四、速率分布函数1、、2、、16 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版速率在速率在 内分子数：内分子数：速率位于速率位于 区间的区间的分子数：分子数：速率位于速率位于 区间的分区间的分子数占总数的百分比：子数占总数的百分比：3、、5、、4、、 平均速率平均速率 ：：6、、17 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版麦氏麦氏分布函数分布函数五、五、 麦克斯韦气体分子速率分布定律麦克斯韦气体分子速率分布定律速率分布曲线图速率分布曲线图18 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版三种速率的比较三种速率的比较19 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版 同一温度下不同一温度下不同气体的速率分布同气体的速率分布 N2 分子在不同温分子在不同温度下的速率分布度下的速率分布① ① m 一定一定, ,T 越大越大, , 这时曲线向右移动这时曲线向右移动② ② T 一定一定, , m 越大越大, , 这时曲线向左移动这时曲线向左移动v p 越大越大, , v p 越小越小, ,20 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版（（1））（（2））已知分子数已知分子数 ，，分子质量分子质量 ，，分布函数分布函数 . 求求 （（1）） 速率在速率在 间的分子数；间的分子数；（（2））速率在速率在 间所有分子动能之和间所有分子动能之和 . 解解讨论讨论21 第十二章第十二章 气体动理论气体动理论物理学物理学第五版第五版六、六、 平均自由程平均自由程 T 一定时一定时 p 一定时一定时 分子平均碰撞次数分子平均碰撞次数22 。