第10章熱學(xué)1j-1

1、下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁第十章第十章 氣體動理論及熱力學(xué)氣體動理論及熱力學(xué)（熱學(xué)）（熱學(xué)）下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 一一 了解了解氣體分子熱運動的圖像氣體分子熱運動的圖像 . 二二 理解理解理想氣體的壓強公式和溫度公式理想氣體的壓強公式和溫度公式. 通過通過推導(dǎo)氣體壓強公式，推導(dǎo)氣體壓強公式，了解了解從提出模型、進行統(tǒng)計平從提出模型、進行統(tǒng)計平均、建立宏觀量與微觀量的聯(lián)系，到闡明宏觀量的均、建立宏觀量與微觀量的聯(lián)系，到闡明宏觀量的微觀本質(zhì)的思想和方法微觀本質(zhì)的思想和方法 . 能從宏觀和微觀兩方面理能從宏觀和微觀兩方面理解壓強和

2、溫度等概念解壓強和溫度等概念 . 了解了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運動的統(tǒng)計表現(xiàn)運動的統(tǒng)計表現(xiàn) . 三三 理解理解麥克斯韋速率分布律、麥克斯韋速率分布律、 速率分布函速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義數(shù)和速率分布曲線的物理意義 . 理解理解氣體分子熱運氣體分子熱運動的三種統(tǒng)計速度動的三種統(tǒng)計速度 . 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 五五 了解了解氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程程 . 六六 掌握掌握內(nèi)能、功和熱量等概念內(nèi)能、功和熱量等概念 . 理解理解準靜態(tài)準靜態(tài)過程過程 . 七七 掌握掌握熱力學(xué)第一定律，熱力學(xué)第一定

3、律，能分析、計算能分析、計算理想氣理想氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、熱量和內(nèi)體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、熱量和內(nèi)能的改變量能的改變量 . 四四 了解了解自由度概念，自由度概念，理解理解能量均分定理。能量均分定理。會會計算計算理想氣體（剛性分子模型）理想氣體（剛性分子模型） 的定體摩爾熱容、的定體摩爾熱容、定壓摩爾熱容和內(nèi)能定壓摩爾熱容和內(nèi)能 .下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 八八 理解理解循環(huán)的意義和循環(huán)過程中的能量轉(zhuǎn)循環(huán)的意義和循環(huán)過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，換關(guān)系，會計算會計算卡諾循環(huán)和其他簡單循環(huán)的效率卡諾循環(huán)和其他簡單循環(huán)的效率 . 十十 了解

4、了解可逆過程和不可逆過程，可逆過程和不可逆過程，了解了解熱力學(xué)熱力學(xué) 第二定律和熵增加原理第二定律和熵增加原理 . 九九 了解了解熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義 .下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁熱學(xué)的研究對象：熱學(xué)的研究對象：單個單個分子分子 無序、具有偶然性、遵循力學(xué)規(guī)律無序、具有偶然性、遵循力學(xué)規(guī)律.研究對象特征研究對象特征整體整體（大量分子）（大量分子） 服從統(tǒng)計規(guī)律服從統(tǒng)計規(guī)律 . 宏宏觀量：觀量：表示大量分子集體特征的物理量（可直表示大量分子集體特征的物理量（可直接測量）接測量）, 如如 等等 .TVp, 微微觀量：觀量：描述個別分子運動

5、狀態(tài)的物理量（不可描述個別分子運動狀態(tài)的物理量（不可直接測量），如分子的直接測量），如分子的 等等 .v,m研究熱運動的規(guī)律及其對物質(zhì)宏觀性質(zhì)的影響研究熱運動的規(guī)律及其對物質(zhì)宏觀性質(zhì)的影響研究物質(zhì)熱運動與其它運動形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律研究物質(zhì)熱運動與其它運動形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁宏宏觀量觀量微微觀量觀量統(tǒng)計平均統(tǒng)計平均 研究方法研究方法1. 熱力學(xué)熱力學(xué) 宏宏觀觀描述描述 實驗經(jīng)驗總結(jié)，實驗經(jīng)驗總結(jié)， 給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，從能量觀點出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)從能量觀點出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)換的

6、關(guān)系和條件換的關(guān)系和條件 . 1）具有可靠性；具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然； 3）應(yīng)用宏觀參量應(yīng)用宏觀參量 .特點特點下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁2. 氣體動理論氣體動理論 微微觀描述觀描述 研究大量數(shù)目的熱運動的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模研究大量數(shù)目的熱運動的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模型假設(shè)和統(tǒng)計方法型假設(shè)和統(tǒng)計方法 .兩種方法的關(guān)系兩種方法的關(guān)系氣體動理論氣體動理論熱熱力學(xué)力學(xué)相輔相成相輔相成 1）揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)；揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)； 2）有局限性，與實際有偏差，不可任意推廣有局限性，與實際有偏差，不可任意推廣 .特點特點下一頁下一頁總目錄總目

7、錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁微觀粒子微觀粒子觀察和實驗觀察和實驗出出 發(fā)發(fā) 點點熱力學(xué)驗證統(tǒng)計物理學(xué)，熱力學(xué)驗證統(tǒng)計物理學(xué)，統(tǒng)計物理學(xué)揭示熱力學(xué)本質(zhì)統(tǒng)計物理學(xué)揭示熱力學(xué)本質(zhì)二者關(guān)系二者關(guān)系無法自我驗證無法自我驗證不深刻不深刻缺缺 點點揭露本質(zhì)揭露本質(zhì)普遍，可靠普遍，可靠優(yōu)優(yōu) 點點統(tǒng)計平均方法統(tǒng)計平均方法力學(xué)規(guī)律力學(xué)規(guī)律總結(jié)歸納總結(jié)歸納邏輯推理邏輯推理方方 法法微觀量微觀量宏觀量宏觀量物物 理理 量量熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象研究對象研究對象微觀理論微觀理論（統(tǒng)計物理學(xué)）（統(tǒng)計物理學(xué)）宏觀理論宏觀理論（熱力學(xué)）（熱力學(xué)）下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁系統(tǒng)的外界（

8、簡稱系統(tǒng)的外界（簡稱外界外界）：）：能夠與所研究的熱力學(xué)系統(tǒng)能夠與所研究的熱力學(xué)系統(tǒng) 發(fā)生相互作用的其它物體。發(fā)生相互作用的其它物體。熱力學(xué)系統(tǒng)（簡稱熱力學(xué)系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)系統(tǒng)）：）：在給定范圍內(nèi)，由大量微在給定范圍內(nèi)，由大量微 觀粒子所組成的宏觀客體。觀粒子所組成的宏觀客體。根據(jù)根據(jù)能量能量與與質(zhì)量傳遞質(zhì)量傳遞的不同的不同開放系統(tǒng)開放系統(tǒng) 孤立系統(tǒng)孤立系統(tǒng) 封閉系統(tǒng)封閉系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)2.2.平衡態(tài)平衡態(tài) 在不受外界條件影響下，熱力學(xué)系統(tǒng)的所有可觀在不受外界條件影響下，熱力學(xué)系統(tǒng)的所有可觀察的宏觀物理性質(zhì)不隨時間變化而變化的狀態(tài)察的宏觀物理性質(zhì)不隨時間變化而變化的狀態(tài)10.1 氣體狀態(tài)

9、方程氣體狀態(tài)方程 一一 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁高溫高溫低溫低溫傳熱桿傳熱桿例：桿的熱傳導(dǎo)例：桿的熱傳導(dǎo)在穩(wěn)定情形下，在穩(wěn)定情形下，并不處于熱平衡并不處于熱平衡狀態(tài)狀態(tài)2）熱力學(xué)系統(tǒng)的）熱力學(xué)系統(tǒng)的所有可觀測物理量所有可觀測物理量都都不隨時間變化不隨時間變化而變化而變化3）熱力學(xué)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，系統(tǒng)內(nèi)部）熱力學(xué)系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，系統(tǒng)內(nèi)部一定一定不存在各種不存在各種“流流”4）熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)是一種）熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡動態(tài)平衡又稱熱動平衡又稱熱動平衡5）平衡態(tài)是一個）平衡態(tài)是一個理想模型理想模型，是實際熱力，是實

10、際熱力學(xué)系統(tǒng)的理想近似學(xué)系統(tǒng)的理想近似注意：注意：1）熱力學(xué)系統(tǒng)必須不受外界條件影響熱力學(xué)系統(tǒng)必須不受外界條件影響。即不與外界有熱量交換。即不與外界有熱量交換或不對外界作功。或不對外界作功。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁3. 3. 狀態(tài)參量狀態(tài)參量描述熱力學(xué)系統(tǒng)特征的物理量描述熱力學(xué)系統(tǒng)特征的物理量. .n溫度溫度T反映物體冷熱程度的物理量，其高低反反映物體冷熱程度的物理量，其高低反映內(nèi)部分子熱運動的劇烈程度。映內(nèi)部分子熱運動的劇烈程度。熱力學(xué)溫標熱力學(xué)溫標( (絕對溫標絕對溫標) )( (T T:K:K開爾文開爾文) )與攝與攝氏溫標氏溫標( (t t:):)：

11、t=T-273.15n體積體積 V 氣體分子所能到達的空間氣體分子所能到達的空間。1dm3=1Ln壓強壓強 P 氣體分子垂直作用于器壁單位面積上的氣體分子垂直作用于器壁單位面積上的 力，是大量氣體分子與器壁碰撞的宏觀力，是大量氣體分子與器壁碰撞的宏觀 表現(xiàn)表現(xiàn)。 760 mmHg=1.01 105Pa。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁4.4.熱力學(xué)第零定律熱力學(xué)第零定律引入溫度參量的實驗依據(jù)引入溫度參量的實驗依據(jù) 如果系統(tǒng)如果系統(tǒng)A A和系統(tǒng)和系統(tǒng)B B分別與系統(tǒng)分別與系統(tǒng)C C的同一狀態(tài)處于熱平衡的同一狀態(tài)處于熱平衡, ,那么那么, ,當(dāng)當(dāng)A A與與B B接觸時它們

12、也必是處于熱平衡接觸時它們也必是處于熱平衡. .ABC即即: 處在相互熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)擁有某一共同的處在相互熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)擁有某一共同的宏觀物理性質(zhì)宏觀物理性質(zhì)溫度溫度. 溫標溫標:溫度的數(shù)值表示方法。溫度的數(shù)值表示方法。5. 熱力學(xué)第三定律：熱力學(xué)第三定律： 熱力學(xué)零度是不可能達到的熱力學(xué)零度是不可能達到的!T 0下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間變化時，我們就說系統(tǒng)在經(jīng)歷當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間變化時，我們就說系統(tǒng)在經(jīng)歷一個熱力學(xué)過程，簡稱一個熱力學(xué)過程，簡稱過程過程。l 非靜態(tài)過程非靜態(tài)過程隨著過程的發(fā)生，系統(tǒng)往往由一個平衡狀態(tài)到平衡受隨著過程的發(fā)生

13、，系統(tǒng)往往由一個平衡狀態(tài)到平衡受到破壞，再達到一個新的平衡態(tài)。從平衡態(tài)破壞到新到破壞，再達到一個新的平衡態(tài)。從平衡態(tài)破壞到新平衡態(tài)建立所需的時間稱為平衡態(tài)建立所需的時間稱為弛豫時間弛豫時間，用，用表示。表示。實際發(fā)生的過程往往進行較快，在新的平衡態(tài)達到之前系統(tǒng)又實際發(fā)生的過程往往進行較快，在新的平衡態(tài)達到之前系統(tǒng)又繼續(xù)下一步變即繼續(xù)下一步變即系統(tǒng)宏觀變化比弛豫更快。系統(tǒng)宏觀變化比弛豫更快。這種過程稱為為這種過程稱為為非非靜態(tài)過程。靜態(tài)過程。過程中每一狀態(tài)都是過程中每一狀態(tài)都是非非平衡態(tài)平衡態(tài)。作為中間態(tài)的非平作為中間態(tài)的非平衡態(tài)通常衡態(tài)通常不能不能用狀態(tài)參量來描述用狀態(tài)參量來描述。下一頁下一頁

14、總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 一個過程，如果任意時刻的中間態(tài)都無限接近于一個一個過程，如果任意時刻的中間態(tài)都無限接近于一個平衡態(tài)，則此過程為平衡態(tài)，則此過程為準靜態(tài)過程準靜態(tài)過程。顯然，這種過程只有。顯然，這種過程只有在進行的在進行的 “ 無限緩慢無限緩慢 ” 的條件下才可能實現(xiàn)。的條件下才可能實現(xiàn)。作為準靜態(tài)過程作為準靜態(tài)過程中間中間狀態(tài)的狀態(tài)的平衡態(tài)平衡態(tài)，具有確定的狀態(tài)參量值具有確定的狀態(tài)參量值，對于簡單，對于簡單系統(tǒng)可用系統(tǒng)可用pV圖上的一點來表示這圖上的一點來表示這個平衡態(tài)。系統(tǒng)的準靜態(tài)變化過程個平衡態(tài)。系統(tǒng)的準靜態(tài)變化過程可用可用pV圖圖上的一條曲線表示，稱上的一

15、條曲線表示，稱之為之為過程曲線過程曲線。對于實際過程則要求系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的特征時間對于實際過程則要求系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的特征時間D Dt 遠遠遠遠大于大于弛豫時間弛豫時間才可近似看作準靜態(tài)過程。才可近似看作準靜態(tài)過程。pV0下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁u例如：外界對系統(tǒng)做功，例如：外界對系統(tǒng)做功， 過程無限緩慢，無摩擦。過程無限緩慢，無摩擦。 非平衡態(tài)到平衡態(tài)的非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過渡時間，即弛豫時間過渡時間，即弛豫時間，約，約 10 10 -3-3 秒秒 ，如果，如果實際壓縮一次所用時間實際壓縮一次所用時間為為 1 1 秒，就可以說是秒，就可以說是準靜態(tài)過程。準靜

16、態(tài)過程。外界壓強總比系統(tǒng)壓強大一小量外界壓強總比系統(tǒng)壓強大一小量P P ，就可以緩慢壓縮。，就可以緩慢壓縮。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁7 氣體的實驗規(guī)律氣體的實驗規(guī)律玻意耳玻意耳馬略特定律：馬略特定律：一定質(zhì)量的氣體一定質(zhì)量的氣體，在溫度，在溫度保持不變時，它的壓強與體積成反比。保持不變時，它的壓強與體積成反比。 1 122pVp V1212ppTT蓋蓋呂薩克定律：呂薩克定律：一定質(zhì)量一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)壓強保持不的氣體，當(dāng)壓強保持不變時，它的體積隨溫度線性地變化。變時，它的體積隨溫度線性地變化。 查理定律：查理定律：一定質(zhì)量的一定質(zhì)量的氣體，當(dāng)體積保持不變時，氣

17、體，當(dāng)體積保持不變時，它的壓強隨溫度線性地變化。它的壓強隨溫度線性地變化。 1212VVTT下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁222231111,TVpTVpTVp等溫過程等壓過程（1）理想氣體狀態(tài)方程的第一種形式）理想氣體狀態(tài)方程的第一種形式 8 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁（2）理想氣體狀態(tài)方程的第二種形式）理想氣體狀態(tài)方程的第二種形式下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 在標準狀況下，在標準狀況下，1摩爾的理想氣體所占的體積摩爾的理想氣體所占的體積(稱為摩稱為摩爾體積爾體積是一個普

18、適恒量，稱為是一個普適恒量，稱為普普適氣體常量適氣體常量。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁（3）理想氣體狀態(tài)方程的第三種形式）理想氣體狀態(tài)方程的第三種形式n=N/V n=N/V ，為氣體分子數(shù)密度，為氣體分子數(shù)密度下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁321TTTP0V2T1T3T1P1V等溫線等溫線根據(jù)狀態(tài)方程，系統(tǒng)的壓強、體積、溫度中任兩根據(jù)狀態(tài)方程，系統(tǒng)的壓強、體積、溫度中任兩個量一定，就可確定系統(tǒng)的狀態(tài)，因此常用個量一定，就可確定系統(tǒng)的狀態(tài)，因此常用P-V P-V 圖中圖中的一條曲線來表示系統(tǒng)的準靜態(tài)過程，曲線上任一點的一條曲線來表示系統(tǒng)的

19、準靜態(tài)過程，曲線上任一點都表示氣體的一個平衡態(tài)，這種圖叫都表示氣體的一個平衡態(tài)，這種圖叫狀態(tài)圖狀態(tài)圖。下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 例例 某種柴油機的氣缸容積為某種柴油機的氣缸容積為0.827 10-3m3。設(shè)壓。設(shè)壓縮前其中空氣的溫度縮前其中空氣的溫度47C，壓強為，壓強為8.5 104Pa。當(dāng)活塞。當(dāng)活塞急劇上升時可把空氣壓縮到原體積的急劇上升時可把空氣壓縮到原體積的1/17，使壓強增，使壓強增加到加到2 106Pa，求這時空氣的溫度。若把柴油噴入氣缸，求這時空氣的溫度。若把柴油噴入氣缸，將會發(fā)生怎樣將會發(fā)生怎樣 的情況？（假設(shè)空氣可看作理想氣體。）的情況？（

20、假設(shè)空氣可看作理想氣體。）解解: : 本題只需考慮空氣的初狀態(tài)和末狀態(tài)，并且把本題只需考慮空氣的初狀態(tài)和末狀態(tài)，并且把空氣作為理想氣體。我們有空氣作為理想氣體。我們有222111TVpTVp下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁17112VV 這一溫度已超過柴油的燃點，所以柴油噴入這一溫度已超過柴油的燃點，所以柴油噴入氣缸時就會立即燃燒，發(fā)生爆炸推動活塞做功氣缸時就會立即燃燒，發(fā)生爆炸推動活塞做功。已知已知 p1=8.5 104Pa , p2=4.2 106Pa, T1=273+47=320KKTVpVpT930111222所以所以下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回

21、返回上一頁上一頁求得容器的容積求得容器的容積 V V 為為 1510.108.3127347MRTVp101200.03 例例 容器內(nèi)裝有氧氣，質(zhì)量為容器內(nèi)裝有氧氣，質(zhì)量為 0.10kg，壓強為，壓強為 10 105 Pa ，溫度為，溫度為 470C。因為容器漏氣，經(jīng)過若。因為容器漏氣，經(jīng)過若干時間后，壓強降到原來的干時間后，壓強降到原來的 5/8，溫，溫 度降到度降到 270C。 問：問：(1) 容器的容積有多大？容器的容積有多大？ (2) 漏去了多少氧氣？漏去了多少氧氣？pVRT 解解 (1)(1)根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，331031. 8m下一頁下一頁總目錄總目錄 章目

22、錄章目錄返回返回上一頁上一頁所以漏去的氧氣的質(zhì)量為所以漏去的氧氣的質(zhì)量為kgkgMMM221033. 31067. 610. 0D 533222250.03210108.3110p V8MmRT8.31273276.6710kg 若漏氣若干時間之后，壓強減小到若漏氣若干時間之后，壓強減小到 p p2 2 ，溫度，溫度降到降到 T T2 2 。如果用。如果用M M2 2 表示容器中剩余的氧氣的表示容器中剩余的氧氣的質(zhì)量，從狀態(tài)方程求得質(zhì)量，從狀態(tài)方程求得下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 1）分子可視為質(zhì)點；分子可視為質(zhì)點； 線度線度間距間距 ; ,m1010drdr,m

23、109 2）因分子間的互作用力為短程力，故除碰因分子間的互作用力為短程力，故除碰撞瞬間撞瞬間, 分子間無相互作用力，分子視為勻速直分子間無相互作用力，分子視為勻速直線運動；線運動；1. 理想氣體的微觀模型理想氣體的微觀模型4）分子的運動遵從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律分子的運動遵從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律 .3）彈性質(zhì)點（碰撞均為完全彈性碰撞）；彈性質(zhì)點（碰撞均為完全彈性碰撞）；二二 理想氣體的壓強理想氣體的壓強下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 若忽略重力影響，若忽略重力影響，每個分子在容器內(nèi)空間每個分子在容器內(nèi)空間任一點出現(xiàn)的概率均等任一點出現(xiàn)的概率均等。 2 熱動平衡的統(tǒng)計規(guī)律熱動平衡的

24、統(tǒng)計規(guī)律 （ 平衡態(tài)平衡態(tài) ）VNVNndd1）分子按位置的分布是均勻的分子按位置的分布是均勻的 大量分子對器壁碰撞的總效果大量分子對器壁碰撞的總效果 ： 恒定的、持續(xù)恒定的、持續(xù)的力的作用的力的作用 .單個分子對器壁碰撞特性單個分子對器壁碰撞特性 : 偶然性偶然性 、不連續(xù)性、不連續(xù)性.下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁222231vvvvzyx各方向運動各方向運動概概率均等率均等iixxN221vv 方向速度平方的平均值方向速度平方的平均值x0zyxvvv各方向運動概率均等各方向運動概率均等2）分子各方向運動概率均等分子各方向運動概率均等/速度按方向的分速度按方向的

25、分布各向同性。布各向同性。kjiiziyixivvvv分子運動速度分子運動速度22222iixiyizii11v()NNvvvv222xyzvvvi2ix2ix2ix)vvv(N1下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁3 . 理想氣體的壓強公式理想氣體的壓強公式 理想氣體處于平衡態(tài)下，氣體在宏觀上施于器壁理想氣體處于平衡態(tài)下，氣體在宏觀上施于器壁的壓強的壓強,是大量分子對器壁不斷碰撞的結(jié)果。是大量分子對器壁不斷碰撞的結(jié)果。 dt時間內(nèi)與器壁時間內(nèi)與器壁ds發(fā)生碰撞發(fā)生碰撞的分子數(shù)的分子數(shù),顯然就是在此顯然就是在此斜柱斜柱體中的體中的分子數(shù)：分子數(shù)：2m ix ix ixA.

26、 iy ix izmdsds 設(shè)容器內(nèi)氣體分子質(zhì)量為設(shè)容器內(nèi)氣體分子質(zhì)量為m, 分子總數(shù)分子總數(shù)N. 單位體積中單位體積中速度在速度在 ivi+dv的分子數(shù)為的分子數(shù)為ni 。現(xiàn)沿速度?，F(xiàn)沿速度 i方向取一底方向取一底面面積為面面積為ds、高為、高為h的斜柱體。的斜柱體。一個分子碰撞一次給器壁一個分子碰撞一次給器壁A A的沖量：的沖量：iiiixdNndVnv dtds下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 這些分子這些分子dt時間內(nèi)給予時間內(nèi)給予器壁器壁ds的總的總沖量就為：沖量就為： 對所有可能的速度求和，對所有可能的速度求和，就得該就得該總總沖量：沖量：ix2iixi

27、(0 )2mndtds ix ixA. iy ix izmdsds dt時間內(nèi)與器壁時間內(nèi)與器壁ds發(fā)生碰撞的分子數(shù)發(fā)生碰撞的分子數(shù),顯然就是在顯然就是在此此斜柱體中的斜柱體中的分子數(shù)：分子數(shù)：2m ix 一個分子碰撞一次給器壁一個分子碰撞一次給器壁A A的沖量：的沖量：iiiixdNn dVn v dtds 2mn2mni i ixix2 2 dtdsdtds 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁dFdI 1pdsdt ds 2iiximn 考慮到，平均來說，考慮到，平均來說， ix 0和和 ix 0的分子各占一半。的分子各占一半。 dt內(nèi)給予器壁內(nèi)給予器壁ds面積上的

28、總面積上的總沖量：沖量：ix2iixi(0 )dI2mndtds ix ixA. iy ix izmdsds2iixi12mn2 故故dtdt時間內(nèi)給予器壁時間內(nèi)給予器壁dsds面積上面積上的的平均沖力平均沖力: :壓強為壓強為: :dIdFdt 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁2iiximnp2iixinm,22nniixix222231zyx)21(322mn所以壓強：所以壓強：2231nmnmpxnnmniixi2 ix ixA. iy ix izmdsds下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁理想氣體的壓強理想氣體的壓強公式：公式：2pnw

29、3 氣體分子的氣體分子的平均平動動能平均平動動能)21(322mnp 21wm2 令令壓強：壓強：說明說明A. A. 壓強的微觀實質(zhì)是大量分子對單位容器壁施以沖量壓強的微觀實質(zhì)是大量分子對單位容器壁施以沖量的結(jié)果，的結(jié)果，是大量分子對時間、對面積的統(tǒng)計平均結(jié)果是大量分子對時間、對面積的統(tǒng)計平均結(jié)果 . .B. B. 壓強是一個統(tǒng)計物理量，具有漲落現(xiàn)象，討論少數(shù)壓強是一個統(tǒng)計物理量，具有漲落現(xiàn)象，討論少數(shù)分子的壓強沒有意義分子的壓強沒有意義C. C. 影響理想氣體壓強的參量：分子數(shù)密度、分子的平影響理想氣體壓強的參量：分子數(shù)密度、分子的平均平動能均平動能下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回

30、返回上一頁上一頁wnp32 統(tǒng)計關(guān)系式統(tǒng)計關(guān)系式壓強的物理壓強的物理意義意義宏觀可測量量宏觀可測量量微觀量的統(tǒng)計平均值微觀量的統(tǒng)計平均值問問 為何在推導(dǎo)氣體壓強公式時不考慮分子間的碰撞為何在推導(dǎo)氣體壓強公式時不考慮分子間的碰撞 ？分子平均平動動能分子平均平動動能221vmw 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁宏觀可測量量宏觀可測量量wnp32理想氣體壓強公式理想氣體壓強公式pnkT 理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程微觀量的統(tǒng)計平均值微觀量的統(tǒng)計平均值分子平均平動動能分子平均平動動能 kTmw23212v 三三 溫度的微觀意義溫度的微觀意義 下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁溫度溫度 T 的物理的物理意義意義 3）在同一溫度下，各種氣體分子平均平動動能均在同一溫度下，各種氣體分子平均平動動能均相等。相等。 1） 溫度是分子平均平動動能的量度溫度是分子平均平動動能的量度 （反映熱運動（反映熱運動/分子無規(guī)則運動的劇烈程度）分子無規(guī)則運動的劇烈程度）溫度溫度的微觀實質(zhì)的微觀實質(zhì).Tw 熱熱運動與運動與宏觀宏觀運動的運動的區(qū)別區(qū)別：溫度所反：溫度所反映的是分子的無規(guī)則運動，它和物體的整映的是分子的無規(guī)則運動，它和物體的整體運動