高二物理競賽氣體動動理論課件

第4章氣體動理論任課教師：張艷自然界的任何物體都是由大量的分子或原子構(gòu)成的，分子或原子總在不停的做無規(guī)則運動。物體的溫度越高，這種運動越劇烈，所以我們把這種運動稱為分子的熱運動。sr0r合力斥力引力dfO10-9m分子力范德瓦耳斯力氣體之間的距離引力可認(rèn)為是零可看做理想氣體§4.1理想氣體的壓強理想氣體狀態(tài)方程：其中，p是氣體壓強，V是氣體的體積，M為氣體的質(zhì)量，μ為1mol氣體的質(zhì)量，R是普適氣體恒量，T是氣體的絕對溫度。理想氣體的壓強公式推導(dǎo)

壓強：大量分子碰單位面積器壁的平均作用力

設(shè)N

個同種分子每個分子質(zhì)量m

分子數(shù)密度n=N/V速度為

的分子數(shù)密度ni=Ni/V

N=Ni

n=ni器壁取器壁上小面元dA>>分子截面面積第1步：一個分子碰壁對dA的沖量設(shè)該分子速度為沖量是第2步：dt時間內(nèi)所有分子對dA的沖量第3步：dt時間內(nèi)所有分子對dA的沖量第4步：由壓強的定義得出結(jié)果或分子的平均平動動能壓強公式指出:有兩個途徑可以增加壓強1)增加分子數(shù)密度n

即增加碰壁的個數(shù)2)增加分子運動的平均平動能即增加每次碰壁的強度還可表示成理想氣體溫度的微觀意義理想氣體的狀態(tài)方程：設(shè)每個分子的質(zhì)量為m，氣體分子的總個數(shù)為N，1mol氣體分子的個數(shù)為N0，代入上式：式中為玻爾茲曼常數(shù)。理想氣體的溫度和分子平均平動動能的關(guān)系平均平動動能只與溫度有關(guān)溫度標(biāo)志物體內(nèi)部分子無規(guī)運動的劇烈程度溫度是統(tǒng)計概念，只能用于大量分子方均根速率例：00C時H2分子O2分子13例1一容器儲有氧氣，，壓強為1.01*105帕，溫度為270C，

求：（1）氣體分子的數(shù)密度（2）氧氣的密度（3）分子的平均平動

動能（4）氣體分子間平均距離解一容積為V=1.0m3的容器內(nèi)裝有N1=1.0×1024

個氧分子N2=3.0×1024

個氮分子的混合氣體，混合氣體的壓強

p=2.58×104Pa。(1)由壓強公式,有例求(1)分子的平均平動動能；(2)混合氣體的溫度解(2)由理想氣體的狀態(tài)方程得§4.2能量均分定理一、自由度確定一個物體的空間位置所需要的獨立坐標(biāo)數(shù)目。單原子分子雙原子分子多原子分子(x,y,z)xyzi=3i=5i=6二、能量均分定理能量均分定理：在溫度為T的平衡態(tài)下，氣體分子每個自由度上的平均動能都相等，且等于kT/2。如果一個氣體分子的自由度數(shù)為i，其平均總動能為：單原子分子：平均總動能=平均平動動能i=3剛性雙原子分子：i=5平均總動能=平均平動動能+平均轉(zhuǎn)動動能i=6多原子分子：平均總動能=平均平動動能+平均轉(zhuǎn)動動能三、理想氣體的熱力學(xué)能設(shè)某種氣體的分子自由度為i

，一個分子的平均動能為，1mol氣體含有個分子，故1mol理想氣體的熱力學(xué)能為：質(zhì)量為M、摩爾質(zhì)量為μ

的理想氣體的熱力學(xué)能是：由上式可知：一定量的某種理想氣體的熱力學(xué)能完全取決于氣體的熱力學(xué)溫度T，與氣體的壓強和體積都無關(guān)?！?.3麥克斯韋速率分布律

單個分子速率不可預(yù)知，大量分子的速率分布遵循統(tǒng)計規(guī)律，因而是確定的——麥克斯韋速率分布律。該速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)的比例：設(shè)總分子數(shù)N，速率區(qū)間v~v+dv，該速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)dN速率v附近單位速率區(qū)間內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比麥克斯韋速率分布函數(shù)f(v)f(vp)vvpvv+dv面積f(v)f(vp3