6-2分子熱運(yùn)動(dòng)和統(tǒng)計(jì)規(guī)律ppt課件

1、普通氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的概念：普通氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的概念：分子的密度分子的密度 31019 個(gè)分子個(gè)分子/cm3 = 3千千 億個(gè)分子億個(gè)分子/cm3 ；分子之間有一定的間隙，有一定的作用分子之間有一定的間隙，有一定的作用力；力；分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速度約分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速度約 v = 500m/s ；分子的平均碰撞次數(shù)約分子的平均碰撞次數(shù)約 z = 1010 次次/秒。秒。布郎運(yùn)動(dòng)是雜亂運(yùn)動(dòng)的流體分子碰撞懸布郎運(yùn)動(dòng)是雜亂運(yùn)動(dòng)的流體分子碰撞懸浮浮 其中的微粒引起的。其中的微粒引起的。分子熱運(yùn)動(dòng)：大量分子做永不停息的無(wú)規(guī)那么運(yùn)分子熱運(yùn)動(dòng)：大量分子做永不停息的無(wú)規(guī)那么運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。分子熱運(yùn)動(dòng)的根本特征是永久的運(yùn)

2、動(dòng)與頻繁分子熱運(yùn)動(dòng)的根本特征是永久的運(yùn)動(dòng)與頻繁的相互碰撞。它與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有本質(zhì)的區(qū)別，故不的相互碰撞。它與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有本質(zhì)的區(qū)別，故不能簡(jiǎn)單運(yùn)用力學(xué)定律來(lái)處理分子熱運(yùn)動(dòng)問題。能簡(jiǎn)單運(yùn)用力學(xué)定律來(lái)處理分子熱運(yùn)動(dòng)問題。(1)無(wú)序性無(wú)序性某個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，是雜亂無(wú)章的，無(wú)序的；某個(gè)分子的運(yùn)動(dòng)，是雜亂無(wú)章的，無(wú)序的；各個(gè)分子之間的運(yùn)動(dòng)也不一樣，即無(wú)序性；這正各個(gè)分子之間的運(yùn)動(dòng)也不一樣，即無(wú)序性；這正是熱運(yùn)動(dòng)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別。是熱運(yùn)動(dòng)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)區(qū)別。(2)統(tǒng)計(jì)性統(tǒng)計(jì)性但從大量分子的整體的角度看，存在一定但從大量分子的整體的角度看，存在一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即統(tǒng)計(jì)性。的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，即統(tǒng)計(jì)性。例如：例如：在平衡

3、態(tài)下，氣體分子的空間分布密度在平衡態(tài)下，氣體分子的空間分布密度是均勻的。分子運(yùn)動(dòng)是永久的是均勻的。分子運(yùn)動(dòng)是永久的可作假設(shè)：氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)可作假設(shè)：氣體分子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的時(shí)機(jī)是均等的，或者說(shuō)沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的平均分機(jī)是均等的，或者說(shuō)沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的平均分子數(shù)應(yīng)相等且分子速度在各個(gè)方向的分量的統(tǒng)子數(shù)應(yīng)相等且分子速度在各個(gè)方向的分量的統(tǒng)計(jì)平均值也相等。計(jì)平均值也相等。對(duì)大量分子體系的熱平衡態(tài)，它是成立的。對(duì)大量分子體系的熱平衡態(tài)，它是成立的。宏觀量：表征大量分子的整體特征的量。如溫度、宏觀量：表征大量分子的整體特征的量。如溫度、 壓強(qiáng)、熱容等，是實(shí)驗(yàn)中能測(cè)得的量。壓強(qiáng)、熱容等，是實(shí)驗(yàn)中

4、能測(cè)得的量。微觀量：表征大量分子的整體中個(gè)別分子特征的物微觀量：表征大量分子的整體中個(gè)別分子特征的物 理量。如某個(gè)分子的質(zhì)量、速度、能量等，理量。如某個(gè)分子的質(zhì)量、速度、能量等， 在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)條件下是不能直接測(cè)得的量。在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)條件下是不能直接測(cè)得的量。分子熱運(yùn)動(dòng)具有無(wú)序性與統(tǒng)計(jì)性，與機(jī)械分子熱運(yùn)動(dòng)具有無(wú)序性與統(tǒng)計(jì)性，與機(jī)械運(yùn)動(dòng)有本質(zhì)的區(qū)別，故不能簡(jiǎn)單運(yùn)用力學(xué)定律運(yùn)動(dòng)有本質(zhì)的區(qū)別，故不能簡(jiǎn)單運(yùn)用力學(xué)定律來(lái)處理分子熱運(yùn)動(dòng)問題。必需兼顧兩種特征，來(lái)處理分子熱運(yùn)動(dòng)問題。必需兼顧兩種特征，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法。運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法。(3)統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)方法同時(shí)伴隨著起伏景象。統(tǒng)計(jì)方法同時(shí)伴隨著起伏景象。 如對(duì)氣體

5、中某體積內(nèi)的質(zhì)量密度的多次丈量，如對(duì)氣體中某體積內(nèi)的質(zhì)量密度的多次丈量，各次丈量對(duì)平均值都有微小的偏向。當(dāng)氣體分子各次丈量對(duì)平均值都有微小的偏向。當(dāng)氣體分子數(shù)很大時(shí)，起伏極微小，完全可忽略；當(dāng)氣體分?jǐn)?shù)很大時(shí)，起伏極微小，完全可忽略；當(dāng)氣體分子數(shù)較小時(shí)，起伏將與平均值可比較，不可忽略。子數(shù)較小時(shí)，起伏將與平均值可比較，不可忽略。故統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于大量分子的整體。故統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用于大量分子的整體。統(tǒng)計(jì)方法：統(tǒng)計(jì)方法： 氣體動(dòng)實(shí)際中，求出大量分子的某些微觀量氣體動(dòng)實(shí)際中，求出大量分子的某些微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值，用它來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)中測(cè)的宏觀量，的統(tǒng)計(jì)平均值，用它來(lái)解釋實(shí)驗(yàn)中測(cè)的宏觀量，故可從實(shí)測(cè)的宏觀量了解

6、個(gè)別分子的真實(shí)性質(zhì)。故可從實(shí)測(cè)的宏觀量了解個(gè)別分子的真實(shí)性質(zhì)。例例1：統(tǒng)計(jì)某城市中每個(gè)商店里職工的分布情況，：統(tǒng)計(jì)某城市中每個(gè)商店里職工的分布情況， 可用以下方法。可用以下方法。偶爾事件：大量出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的事件。多次反復(fù)察看偶爾事件：大量出現(xiàn)不可預(yù)測(cè)的事件。多次反復(fù)察看 同樣的事件，可獲得該偶爾事件的分布，同樣的事件，可獲得該偶爾事件的分布， 從而得到其統(tǒng)計(jì)規(guī)律。從而得到其統(tǒng)計(jì)規(guī)律。表示該城市中的商店總數(shù)表示該城市中的商店總數(shù)表示該城市中有表示該城市中有 個(gè)職工的商店數(shù)，稱分布數(shù)。個(gè)職工的商店數(shù)，稱分布數(shù)。iNiiNN商店的百分?jǐn)?shù)名職工的表示有歸一化的分布數(shù),iNNfii,條件歸一化, 1)(

7、NNfii例例: :我們以人的身高為例，來(lái)引入分布函數(shù)的概念。我們以人的身高為例，來(lái)引入分布函數(shù)的概念。 設(shè)設(shè) N 為總?cè)藬?shù)，為總?cè)藬?shù)，dNh為身高在為身高在 h-h+dh 間間 的人數(shù)。顯然的人數(shù)。顯然 NhN)(d令令 fh=dNh/Ndh，那么，那么1d)(hhf我們把我們把 fh稱為歸一化分布函數(shù)。稱為歸一化分布函數(shù)。fh表征在單位高度內(nèi)，身高為表征在單位高度內(nèi)，身高為 h 的人數(shù)占總的人數(shù)占總?cè)藬?shù)的比率。人數(shù)的比率。h fh h h+dhoN 個(gè)人的平均身高為個(gè)人的平均身高為hhhfhNhNhhfNhNhd)(d)()(d推行至任一變量物理量推行至任一變量物理量x 有有xxxfxd)( 對(duì)具有統(tǒng)計(jì)性的系統(tǒng)來(lái)講，總存在著確定的分對(duì)具有統(tǒng)計(jì)性的系統(tǒng)來(lái)講，總存在著確定的分布函數(shù)布函數(shù)fx，因此，寫出分布函數(shù)，因此，寫出分布函數(shù)fx是研是研討一個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵之處，具有普遍的意義。討一個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵之處，具有普遍的意義。推行至任一變量物理量推行至任一變量物理量x 有有xxxf