气体分子运动论基础.ppt

一、　理想气体的压强下面先给出气体分子热运动的一些最基本假设（平衡态条件下）力学假设（对气体分子个体）：（１） 不计分子本身的大小。∵理想气体稀薄，分子之间线度大。（２） 除了分子间、分子与器壁间的碰撞外，无其他相互作用。（３） 满足力学规律。（如弹性碰撞，则动能守恒。） 统计假设（对气体分子整体）：（１） 分子位置均匀分布（忽略重力）。（２） 由于大量无规的碰撞，分子热运动速度按方向的分布也是均匀的。系统中没有哪个方向分子的速度占优。 思考：取单位截面积，单位时间长度的长方体如图。由题意， 并不包括分子有序运动的平动动能，即不包括整体的轨道动能。如：容器相对某一参照系匀速运动，Ｔ不变，但突然停止，因碰撞，→　产生无规热运动，Ｔ↑。由得：方均根速率为： * § 5-3　理想气体的压强与温度公式前面，分析了系统状态量的关系，得出理想气体的状态方程 （“微观”形式　）本节，用微观的方法讨论气体分子运动的基本概念。我们的出发点是：如何从微观的角度，用分子热运动图象，对上式Ｐ，Ｔ作出物理解释？ 宏观：器壁单位面积所受的压力 微观：大量气体分子频繁碰撞器壁对器壁单位面积的平均冲力 标准状态下 气体的分子数密度 的数量级为 个 其数量之多已能很好满足微观统计的要求 要考虑分子速度（大小及方向） 不同的因素 对各种不同速度间隔的分子碰壁冲量求和 考虑单位时间作用在单位面积上的冲量就是压强 运用统计平均值及平衡态概念得到压强与微观量的关系 推导思路 容器盛同种气体，分子质量 ,居平衡态 射向器壁面元 的某分子束碰壁后反射 （不与法向平行的速度分量，其相应的动量无变化） 速度为 的某分子弹碰中的动量变化为 反X向 在 时间内，入射分子束斜园柱体的体积 中速度基本为 的分子，都能碰撞器壁一次。 其 光滑器壁 若气体中速度基本为 的分子数密度为 则该组分子与 碰撞而发生的动量变化为 将上式对平衡态气体中从各个不同方向、以不同速度射向 的各组分子求和，其总动量变化为 此式包含 和 因平衡态中两者各占一半，故 只有的 分子才能与 相碰。 的分子。 能与 碰撞的所有分子的总动量变化为 应用动量定理， 分子受器壁 作用的平均冲力为 壁对气 器壁 受气体分子作用的平均冲力 壁对气 气对壁 由于分子向 X、Y、Z方向运动概率相等 又因 则 可推知 得 气对壁 定义 气体分子的平均平动动能 为大量 气对壁 理想气体的压强公式 由此推得： v 气体分子的平均平动动能 理想气体状态方程（“微观”形式） 即 压强公式 理想气体 理想气体的 温度公式 二、温度的统计意义 气体的热力学温度 与 气体分子的平均平动动能 成正比。 气体的热力学温度可看作是对分子热运动剧烈程度的量度。 气体的温度是大量分子热运动的集体表现，具有统计意义。 离开大量分子，温度失去意义。 同一温度下，质量小的气体分子方均根速率大。 确定某物体空间位置所需的独立坐标的数目（ ）。 单原子分子 平动自由度 双原子分子 平动自由度 转动自由度 三及多原子分子 平动自由度 转动自由度 §5－4　能量按自由度均分定理 一、 自由度的概念