高二物理競賽：分子的平均碰撞頻率和平均自由程度課件

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自由程：分子在任意兩次連續(xù)碰撞之間自由通過的路程.問：在常溫下，氣體的方均根速率（或平均速率）達幾百米每秒.為什么打開一瓶香水后，香味要經(jīng)過幾秒到十幾秒才能傳過幾米的距離?2

分子平均自由程：每兩次連續(xù)碰撞之間，一個分子自由運動的平均路程.簡化模型1.分子為彈性小球,2.分子有效直徑為（分子間距平均值），

3.其余分子都靜止,A分子以平均速率相對其他分子運動.

分子平均碰撞頻率：單位時間內(nèi)一個分子與其他分子碰撞的平均次數(shù).一、平均碰撞頻率3單位時間內(nèi)平均碰撞頻率考慮其他分子的運動

分子平均碰撞頻率4

分子平均碰撞頻率二、平均自由程

一定時

一定時5例7.3

試計算氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分子平均碰撞頻率和平均自由程.解根據(jù)及6又由此可見平均每秒碰撞達40億次之多，平均自由程僅有億分之幾米.7例7.4試估算空氣分子在0℃時的平均自由程.(1)時；(2)時；解空氣分子的8速度分布函數(shù)一麥克斯韋速度分布律1859麥克斯韋理想氣體的速度分布律麥克斯韋速度分布函數(shù)9二玻耳茲曼分布律

為氣體分子處在空間小體元

中的氣體分子數(shù)，

為

處的分子數(shù)密度.

10即令11例7.2

計算在重力場中，空氣分子數(shù)密度按高度的分布情況．解令地面為零勢能，地面附近空氣分子數(shù)密度為n0，氣體分子質(zhì)量為m，則離地面高度為h的分子，其勢能Ep＝mgh，由玻耳茲曼分子數(shù)密度公式可得可知，分子數(shù)密度隨高度增加而呈指數(shù)減少，這與高空空氣稀薄的事實相符．12

氣體內(nèi)的輸運過程是一類非常重要的非平衡態(tài)過程.處于非平衡態(tài)的氣體，其內(nèi)部各部分的物理性質(zhì)(如密度、流速、溫度等)是不均勻的，由于氣體分子無規(guī)則運動，原來不均勻的物理量將逐漸趨于均勻的平衡態(tài)，導(dǎo)致質(zhì)量、動量或能量從氣體中的一部分向另一部分遷移.我們把這類過程叫做氣體內(nèi)的輸運過程.

包括擴散、熱傳導(dǎo)和粘滯3個過程.13一擴散

混合氣體內(nèi)部，如果某種氣體在容器中各部分密度不均勻，該種氣體分子將從密度大處向密度小處遷移，這種現(xiàn)象叫做擴散.

為擴散系數(shù)負號表示擴散總是沿分子數(shù)密度減小的方向進行.14

氣體擴散現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是氣體分子數(shù)密度的定向遷移,而這種遷移是通過氣體分子無規(guī)則熱運動來實現(xiàn)的.氣體擴散系數(shù)15二熱傳導(dǎo)AB**

物體內(nèi)各部分溫度不均勻時，熱量總是通過介質(zhì)由高溫處傳遞到低溫處，這種現(xiàn)象稱為熱傳導(dǎo).

氣體熱傳導(dǎo)現(xiàn)象的微觀本質(zhì)是分子熱運動能量的定向遷移,而這種遷移是通過氣體分子無規(guī)熱運動來實現(xiàn)的.

稱為熱導(dǎo)率16三粘性在流體內(nèi)，各層之間由于流速不同而引起的相互作用力，叫做內(nèi)摩擦力，也叫粘滯力.氣體層間的粘滯力