氣體動(dòng)理論 物質(zhì)的微觀模型 統(tǒng)計(jì)規(guī)律性.ppt

1、12-2 物質(zhì)的微觀模型 統(tǒng)計(jì)規(guī)律性,一、分子運(yùn)動(dòng)論的基本觀點(diǎn),1.物質(zhì)分子原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)是氣體動(dòng)理論的重要基礎(chǔ)。 氣體都是由氣體分子或原子構(gòu)成。 2. 組成物質(zhì)的分子或原子都在作永不停息的熱運(yùn)動(dòng) 大量分子或原子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)稱為分子熱運(yùn)動(dòng)。熱運(yùn)動(dòng)遵守一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。熱現(xiàn)象是物質(zhì)中分子熱運(yùn)動(dòng)的集體表現(xiàn)。 3.組成物質(zhì)的分子或原子間存在相互作用且有間隙。,氣體分子標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下： 分子的密度約為： 31025 個(gè)分子/m3； 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率約為： v = 500m/s； 分子的平均碰撞次數(shù)約為： z = 1010 次/秒。,1.氣體分子的大小與氣體分子間的距離相比可以忽略 氣體分子之間的間距大約是

2、氣體分子本身線度的10倍左右。例如：水蒸汽分子間的距離是水中分子間距離的26倍左右。,二、氣體的基本情況與理想氣體的模型,2.氣體分子之間的相互作用力可以忽略不計(jì)。,r為兩分子間的距離; 、 、s、t 均大于零。,3.氣體分子間的碰撞非常頻繁。 (1) 分子的平均碰撞次數(shù) 平均約為： z = 1010 次/秒。 (2) 連續(xù)兩次碰撞之間分子所經(jīng)過(guò)的路程 平均約為：10-7m。(平均自由程) (3) 分子碰撞的瞬間 平均約為：10-13s。 (4) 分子熱運(yùn)動(dòng)的平均速率 約為： v = 500m/s ；,4.理想氣體的微觀模型 (1) 氣體分子的大小與分子間的平均距離相比較，可以 忽略不計(jì)，即分

3、子可以看作質(zhì)點(diǎn)； (2) 氣體分子的運(yùn)動(dòng)服從經(jīng)典力學(xué)定律，即遵守牛頓定 律； (3) 在碰撞中，每個(gè)分子都可看作完全彈性的小球，即 碰撞為完全彈性； (4) 除碰撞的瞬間外，分子之間無(wú)相互作用。,1.統(tǒng)計(jì)規(guī)律性 大量偶然事件從整體上反映出來(lái)的一種規(guī)律性，稱為統(tǒng)計(jì)規(guī)律性。 例如：分子熱運(yùn)動(dòng)是雜亂無(wú)章的，但是在熱力學(xué)平衡狀態(tài)下，氣體分子的空間分布按密度來(lái)說(shuō)是均勻的。 2.概率的定義 某一事件 i 發(fā)生的概率為 Wi Ni 事件 i 發(fā)生的 次數(shù); N 各種事件發(fā)生的 總次數(shù)。,三、 氣體動(dòng)理論中的統(tǒng)計(jì)假設(shè),3.統(tǒng)計(jì)規(guī)律的特點(diǎn) (1) 只對(duì)大量偶然的事件才有意義。 (2) 它是不同于個(gè)體規(guī)律的整體規(guī)

4、律，統(tǒng)計(jì)規(guī)律給出的 是在一定條件下系統(tǒng)處于某種狀態(tài)的概率，反映的 總是與某種宏觀量相關(guān)的微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值。 (3) 總是伴隨著漲落或起伏現(xiàn)象，事件總數(shù)N 越少，漲 落越明顯，因此，統(tǒng)計(jì)規(guī)律只適用N 很大的情形。 (4) 統(tǒng)計(jì)規(guī)律總是研究宏觀上充分小(以保證是某點(diǎn)的 性質(zhì))而微觀上充分大(漲落小)的系統(tǒng)。 (5) 通過(guò)求統(tǒng)計(jì)平均值來(lái)確定宏觀量與微觀量之間的關(guān) 系，從而解釋與揭示宏觀熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)。,4. 對(duì)大量分子組成的氣體系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)假設(shè) (1)空間均勻性假設(shè) 氣體分子在容器內(nèi)各處出現(xiàn)的概率是相等的，沒(méi)有哪一個(gè)位置比另外一個(gè)位置更占有優(yōu)勢(shì)。即平衡態(tài)時(shí)氣體分子按位置分布是均勻的，分子的密度到處一樣。不受重力的影響。,dV 宏觀小，微觀大。,(2)空間各向同性假設(shè) 分子沿各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)是均等的，沒(méi)有任何一個(gè)方向上氣體分子的運(yùn)動(dòng)比其它方向更占優(yōu)勢(shì)。即平衡態(tài)時(shí)分子的速度按方向的分布是各向均勻的。,5.算術(shù)平均值與統(tǒng)計(jì)平均值 (1)算術(shù)平均值 通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)定系統(tǒng)的某一物理量M, 測(cè)得值分別為M1, M2,Mn。對(duì)應(yīng)這些值的次數(shù)分別為N1, N2,，Nn。則M的算術(shù)平均值為：,(2)統(tǒng)計(jì)平均值 離散分布 當(dāng)N時(shí)，M的算術(shù)平均值的極限便是M的統(tǒng)計(jì)平均值。,fi 為 M出現(xiàn) Mi 的幾率。歸一化條件為：,6.平方平均值 (