[理化生]第七章：_氣體分子動(dòng)理論-免費(fèi)閱讀

　　

【正文】 5．剛性 8原子分子的自由度為 ____ ； 考題練習(xí) : 6 2022/4/8 103 考題練習(xí) : T=273k時(shí)，壓強(qiáng)為 ，密度為 ，則該氣體分子 的方均根速率為 ____________． at mP ???32 / mkg????sm /495 7. 從麥克斯韋速率分布函數(shù) f(v)與 v的關(guān)系曲線可以看到， f(v)有一個(gè)極大值，則此極大值定義為最概然速率。 第二個(gè)謎即是看不見(jiàn)的夸克 ，所有的物質(zhì)都由兩類基本粒子組成， 一類是夸克，一類是輕子 。 2022/4/8 90 ?? lnkS玻爾茲曼熵： 維 也 納 大 學(xué) 玻 爾 茲 曼 五、 玻爾茲曼 分布律 ： 了解 22232e)π2(π4)( vvvkTmkTmf ??zyxvvvekTmnNykTpkddddddd zx????????????23202022/4/8 91 六 、范德瓦爾斯方程 (了解 ) （ Van der waals equation） ： 分子體積所引起的修正： 1mol 理想氣體的狀態(tài)方程為： 考慮氣體分子本身有大小， 將上式修改為： b 為常數(shù) ，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定或理論估計(jì) 。 dvvf )()1( dvvNf )()2(dvvfvv )()3( 21? dvvfNvv)()4( 21?dvvfvvv)()5( 21?dvvfNvvv)()6( 21?2022/4/8 83 氣體分子的平均在速率、最概然速率和均方根速率的物理意義有什么區(qū)別？最概然速率是否是速率分布中最大速率的值？在數(shù)值上，這三個(gè)速率哪個(gè)最大？那個(gè)最??？ pvvv ??22022/4/8 84 分子的方均根速率 （ Rootmeansquare speed） ： MRTmkTv 332 ??)2123( 2mvkT ?? ?? 和 微觀方法得到 統(tǒng)計(jì)方法得到 231 vnmP ?mkT32 ?v2022/4/8 85 例題 :質(zhì)量為 g的粒子懸浮在 27℃ 的液體中，觀測(cè)到它的方均根速率為 cm 掌握分子速率的三種統(tǒng)計(jì)平均值。這就需要使用超導(dǎo)磁石的強(qiáng)大磁場(chǎng)。 31m mol1 smv /10?%80當(dāng)容器體積不變時(shí)，由理想氣體狀態(tài)方程得 PaTVRp ???? ?2022/4/8 60 能量按自由度均分定理 。 ???2022/4/8 52 例 兩種氣體自由度數(shù)目不同，溫度相同，摩爾數(shù) 相同，下面那種敘述正確； （ A） 它們的平均平動(dòng)動(dòng)能、平均動(dòng)能、內(nèi)能都相同； （ B） 它們的平均平動(dòng)動(dòng)能、平均動(dòng)能、內(nèi)能都不同； （ C） 它們的平均平動(dòng)動(dòng)能相同，而平均動(dòng)能和內(nèi)能 不同； （ D） 它們的內(nèi)能相同，而平均平動(dòng)動(dòng)能和平均動(dòng)能 都不相同； 2022/4/8 53 例 設(shè)有一恒溫容器，其內(nèi)儲(chǔ)有某種理想氣體，若容器發(fā)生緩慢漏氣， 問(wèn) (1)氣體的壓強(qiáng)是否變化？為什么？ (2)容器內(nèi)氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能是否變化？ 為什么？ (3)氣體的內(nèi)能是否變化？為什么？ 解 : ???? PRTPV ??(1) 不變?? ,23k kT??(2) ???? ERTiE ??2(3) 2022/4/8 54 2: 若盛有某種理想氣體的容器漏氣，使氣體的壓強(qiáng)和分子數(shù)密度各減為原來(lái)的一半，氣體的內(nèi)能和分子平均動(dòng)能是否改變？為什么？ 1: 兩瓶不同種類的理想氣體，它們的溫度和壓強(qiáng)相同，但體積不同。 掌握能量按自由度均分定理。 2022/4/8 40 作業(yè)： P206頁(yè) 習(xí)題： 第 77題。他們的研究 “ 可以應(yīng)用于更 加精確地測(cè)量頻率，高精度的鐘表以 及全球定位系統(tǒng)。 （ C）溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)大于氮?dú)獾膲簭?qiáng) . （ D）溫度相同，但氦氣的壓強(qiáng)小于氮?dú)獾膲簭?qiáng) . 一瓶氦氣和一瓶氮?dú)饷芏认嗤肿悠骄絼?dòng)動(dòng)能相同，而且它們都處于平衡狀態(tài)，則它們 討 論 2022/4/8 34 例 在一密閉容器內(nèi)，儲(chǔ)有 A、 B、 C三種理想氣體， A氣體的分子數(shù)密度為 n1，它產(chǎn)生的壓強(qiáng)為P1， B氣體的分子數(shù)密度為 2n1， C氣體的分子數(shù)密度為 3n1，則混合氣體的壓強(qiáng)為 （ A） 3P1 （ B） 4P1 （ C） 5P1 （ D） 6P1 解 = n1kT + 2n1kT + 3n1kT P = P1 + P2 + P3 = 6 n1kT = 6P1 2022/4/8 35 例題 :一個(gè)容器內(nèi)儲(chǔ)有氧氣，其壓強(qiáng)為 Pa，溫度為 27℃ ，計(jì)算 :(1)氣體分子數(shù)密度；（ 2）氧氣的密度；（ 3）分子平均平動(dòng)動(dòng)能； 解 : )( 0 325235?? ???????kTpn(1) (2) nm?? mNMA? ANMm ?)mkg(301 323325?????????? .NnMρA(3) ( J )10216300103812323 2123k ?? ??????? ..kT? ?2022/4/8 36 理想氣體狀態(tài)方程： 分子運(yùn)動(dòng)的基本概念： 重點(diǎn) 理想氣體的微觀模型： 重點(diǎn) n k Tp ? 小 結(jié) RTMmpV ?理想氣體壓強(qiáng)公式： 重點(diǎn)、掌握統(tǒng)計(jì)意義。 2022/4/8 28 (m v ix ) – mv ix= 2 m vix 分子受的沖量為 –2 m v ix 器壁受的沖量為 2 m v ix 第一步：一個(gè)分子對(duì)器壁碰撞的沖量。 對(duì)大量分子，壓強(qiáng)才有意義。 氣體分子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律： （ 3）氣體分子熱運(yùn)動(dòng)服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 1741年由瑞典鐘表匠的攝爾修斯（ Anders Celsius)發(fā)明了 攝 氏溫標(biāo)。 用途 :認(rèn)識(shí)天氣、大氣、太空的基礎(chǔ)。 缺點(diǎn)：未揭示微觀本質(zhì)。2022/4/8 1 第七 章：氣體分子動(dòng)理論 （ Kiic Theory of Gas molecular） 都是研究熱現(xiàn)象和熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律的學(xué)科 。 宏觀的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 +邏輯推理方法 物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu) + 統(tǒng)計(jì)方法 氣體動(dòng)理論 熱 力學(xué) 相輔相成 2022/4/8 4 掌握 理想氣體的壓強(qiáng)與溫度。 2022/4/8 6 一、 氣體的物態(tài)參量 、平衡態(tài)、理想氣體狀態(tài)方程： 熱力學(xué)系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱系統(tǒng) )：給定范圍內(nèi)，由大量微 觀粒子所組成的宏觀物體。 2022/4/8 13 TVp ,真 空 膨 脹 pVoTVp , ??4 平 衡 態(tài) 一定量的氣體， 在不受外界的影響下 , 經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間 , 系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的 , 宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài) .（理想狀態(tài)） ),( TVp),( TVp ??自發(fā) 2022/4/8 14 平衡態(tài)的特點(diǎn) 1） 單一性（ 處處相等） 。 2022/4/8 21 對(duì)大量分子組成的氣體系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)假設(shè)： V N d V d N n = = （ 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） 是力學(xué)原理與統(tǒng)計(jì)方法相結(jié)合得出的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。 xvm?xvm ?2Av?oyzxyzx1Av?yv?xv?zv?o2022/4/8 29 器壁受的沖量為 2 m v ix 第一步：一個(gè)分子對(duì)器壁碰撞的沖量。 231 vnmP ??nP32?溫度的微觀本質(zhì)： 重點(diǎn)、掌握微觀本質(zhì)。 ” “ 借助該技術(shù)， 將來(lái)可能會(huì)擁有 3D全息電視 ” 。 預(yù)習(xí)： 75 能量均分定理 對(duì)于自然界，物理中有決定性和概率性兩種描述。 掌握的 氣體分子平均總能量、內(nèi)能及計(jì)算 。試問(wèn)：（ 1）單位體積內(nèi)的分子數(shù)是否相同？（ 2）單位體積內(nèi)的氣體質(zhì)量是否相同？（ 3）單位體積內(nèi)的氣體分子總平動(dòng)動(dòng)能是否相同？（ 4）單位體積氣體的內(nèi)能是否相同？ 。 重點(diǎn) 自由度 : i=3 , 5 ,6 .重點(diǎn) 氣體分子能量計(jì)算（平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、振動(dòng)）。如此強(qiáng)大磁場(chǎng)必須找出 不磁化的材料，而這樣的新材料能否找到呢？ （ 3）材料因中子的作用而劣化問(wèn)題。 2022/4/8 65 學(xué)生人數(shù)按年齡的分布 10% 40% 30% 20% 人數(shù)比率按 年齡的分布 1000 4000 3000 2022 人數(shù)按年齡 的分布 21~22 19 ~20 17 ~ 18 15 ~16 年齡 ΔNi/N ΔNi vi ～ vi +Δv … … … … … … ΔN2/N ΔN1/N 分子數(shù)比率按速率的分布 ΔN2 ΔN1 分子數(shù)按速率 的分布 v2 ～ v3 v1 ～ v2 速率 氣體分子按速率的