高中物理競(jìng)賽 理想氣體壓強(qiáng)與溫度的微觀解釋課件

一.理想氣體的微觀模型(1)忽略分子大?。醋髻|(zhì)點(diǎn)）(2)忽略分子間的作用力

(3)碰撞為完全彈性

（分子線度<<分子間平均距離）（分子與分子或器壁碰撞時(shí)除外）理想氣體:

可看作是許多個(gè)自由地、無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)著的彈性小球的集合。7.2

理想氣體壓強(qiáng)與溫度的微觀本質(zhì)提出理想氣體的目的:

是為了便于研究自然界中客觀存在的、比較復(fù)雜的真實(shí)氣體，從復(fù)雜的現(xiàn)象中抓住事物的本質(zhì)使問(wèn)題得以合理的簡(jiǎn)化。雖然自然界中并不存在真正的理想氣體，但這些理想氣體的假設(shè)并不是憑空臆想出來(lái)的。常見(jiàn)的氫氣、氮?dú)?、氧氣、二氧化碳?xì)?、空氣、煙氣等，在壓力不是很高和溫度不是很低的條件下（由于它們的液化溫度都很低，離液化狀態(tài)都很遠(yuǎn)），它們的性質(zhì)都非常接近于假想的理想氣體，在工程應(yīng)用所要求的精確度，完全可以把這些氣體當(dāng)作理想氣體看待，而不致引起很大的誤差?？諝庵屑盁煔庵兴械乃羝肿?，亦可當(dāng)作理想氣體看待。理想氣體的提出，無(wú)論是對(duì)工程實(shí)踐或是對(duì)理論問(wèn)題的研究都有著重要的意義。二.壓強(qiáng)公式

從分子運(yùn)動(dòng)看壓強(qiáng)的形成

壓強(qiáng)為大量分子在熱運(yùn)動(dòng)中碰撞器壁,對(duì)器壁產(chǎn)生的平均作用力的表現(xiàn)。宏觀量和微觀量的關(guān)系(3)平衡態(tài)時(shí)分子的速度按方向的分布是各向均勻的;(2)平衡態(tài)時(shí)分子按位置的分布是均勻的;

對(duì)大量分子組成的氣體系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)假設(shè)分子的速度各不相同，而且通過(guò)碰撞不斷變化著;

理想氣體壓強(qiáng)公式的推導(dǎo)xyzxyz設(shè)邊長(zhǎng)為x,y,z的長(zhǎng)方體容器中有N個(gè)同類氣體分子(質(zhì)量m)A1A2研究A1受的壓強(qiáng)：1.設(shè)某個(gè)分子以v1撞擊A1°?v1v′1vx對(duì)分子m則A1受到的沖量:2mvx2.1秒鐘A1受到1個(gè)分子的總沖量1個(gè)分子在A1,A2之間往返一次所需時(shí)間為則1秒內(nèi)與A1碰撞次數(shù)A1受1個(gè)分子的總沖量為3.N個(gè)分子在1秒內(nèi)對(duì)A1的碰撞A1在1秒內(nèi)受到的沖量——平均作用力F4.A1受到的平均作用力——壓強(qiáng)由有有n=N/V則引入分子的平均平動(dòng)動(dòng)能則注意:P是一個(gè)統(tǒng)計(jì)量,對(duì)個(gè)別分子談壓強(qiáng)無(wú)意義三.溫度的微觀本質(zhì)說(shuō)明：1、溫度是描述平衡態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)的物理量。當(dāng)兩個(gè)系統(tǒng)接觸卻沒(méi)有宏觀能量傳遞時(shí)，兩者必處于同一熱平衡狀態(tài)——具有相同的溫度。2、溫度是個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，由微觀粒子動(dòng)能的統(tǒng)計(jì)平均值決定。說(shuō)少數(shù)幾個(gè)分子具有多高的溫度是無(wú)意義的。例1.理想氣體系統(tǒng)由氧氣組成，壓強(qiáng)P=1atm，溫度T=27oC。

求（1）單位體積內(nèi)的分子數(shù)；（2）分子的平均平動(dòng)動(dòng)能.解（1）（2）重點(diǎn)1.表示分子的平均平動(dòng)能)。(其中2.一、分子的平均碰撞次數(shù):設(shè)分子A以相對(duì)平均速率v運(yùn)動(dòng)，其它分子可設(shè)為靜止。運(yùn)動(dòng)方向上，以d為半徑的圓柱體內(nèi)的分子都將與分子A碰撞該圓柱體的面積

就叫碰撞截面

=d2Addd一個(gè)分子單位時(shí)間里受到平均碰撞次數(shù)叫平均碰撞頻率Z動(dòng)態(tài)演示一切分子都在運(yùn)動(dòng)7.5氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程

二、平均自由程一個(gè)分子連續(xù)兩次碰撞之間經(jīng)歷的平均自由路程叫平均自由程單位時(shí)間內(nèi)分子經(jīng)歷的平均距離v

，平均碰撞Z

次

=Zv

=Zv=2d2n1=2d2PkTP=nkT因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，幾種氣體分子的平均自由程氣體氫氮氧空氣例1計(jì)算空氣分子在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的平均自由程和平均碰撞頻率。取分子的有效直徑d=3.1010-10m。已知空氣的平均分子量為29。解：已