《2021-2022学年高二物理竞赛课件：气体动理论.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：气体动理论.pptx（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、微观量如何微观量如何导出宏观量？导出宏观量？气体动理论是热学的微观理论气体动理论是热学的微观理论个别分子运动个别分子运动服从什么规律？服从什么规律？熵是什么？熵是什么？热力学第二定律热力学第二定律的统计解释是什么？的统计解释是什么？10-1 麦克斯韦速率分布麦克斯韦速率分布10-2 10-2 玻耳兹曼分布玻耳兹曼分布10-3 理想气体压强公式理想气体压强公式10-4 温度的微观本质温度的微观本质10-5 能量均分定理能量均分定理 理想气体的内能理想气体的内能10-6 真实气体真实气体10-7 气体分子的平均自由程和碰撞频率气体分子的平均自由程和碰撞频率10-8 气体内的输运过程气体内的输运过程
2、10-9 热力学第二定律的统计意义和熵热力学第二定律的统计意义和熵第第1010章章 气体动理论气体动理论第10章 气体动理论阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数(NA)：1 mol 的任何物质含有的分子数。的任何物质含有的分子数。自然界所有的物质实体都是由分子组成自然界所有的物质实体都是由分子组成分子间存在相互作用力。分子间存在相互作用力。固体分子之间的作用力最大；固体分子之间的作用力最大；气体分子之间的作用力最小；气体分子之间的作用力最小；液体分子之间的作用力介于固体液体分子之间的作用力介于固体和液体之间。和液体之间。10-1 麦克斯韦速率分布一、热力学系统的统计规律一、热力学系统的统计规律一、热力
3、学系统的统计规律一、热力学系统的统计规律对多粒子体系的两种描述对多粒子体系的两种描述宏观量宏观量宏观量宏观量:以系统整体为研究对象，表征其整体特征。以系统整体为研究对象，表征其整体特征。微观量微观量微观量微观量:以系统内子系为研究对象，表征子系的特征。以系统内子系为研究对象，表征子系的特征。宏观量是大量粒子运动的集体表现，决定于微观量的宏观量是大量粒子运动的集体表现，决定于微观量的统计平均值。统计平均值。统计规律统计规律:大量偶然事件整体所遵从的规律大量偶然事件整体所遵从的规律不能预测不能预测 多次重复多次重复 抛硬币抛硬币:抛大量次数，出现正反面抛大量次数，出现正反面次数约各次数约各1/2，
4、呈现规律性。呈现规律性。伽尔顿板实验伽尔顿板实验每个小球落入哪个槽是偶然的每个小球落入哪个槽是偶然的少量小球按狭槽分布有明显偶然性少量小球按狭槽分布有明显偶然性大量大量大量大量小球按狭槽分布呈现小球按狭槽分布呈现规律性规律性规律性规律性掷骰子掷骰子:掷大量次数，每点出现掷大量次数，每点出现次数约次数约1/6，呈现规律性。，呈现规律性。涨落涨落:实际出现的情况与统实际出现的情况与统计平均值的偏差计平均值的偏差共同特点共同特点共同特点共同特点：1)群体规律：群体规律：只能通过大量偶然事件总体显示出来，只能通过大量偶然事件总体显示出来，对少数事件不适用。对少数事件不适用。2)量变量变质变：质变：整体
5、特征占主导地位整体特征占主导地位例：理想气体实验定律，传真照片例：理想气体实验定律，传真照片,3)与宏观条件相关与宏观条件相关 如：伽尔顿板中钉的分布及如：伽尔顿板中钉的分布及 孔的位置孔的位置4)伴有涨落伴有涨落二、二、二、二、麦克斯韦分子速率分布函数麦克斯韦分子速率分布函数麦克斯韦分子速率分布函数麦克斯韦分子速率分布函数研究对象研究对象:处于平衡态的理想气体系统处于平衡态的理想气体系统设总分子数为设总分子数为 N0 N 速率在速率在 v v+v 区间内分子数区间内分子数与与v、v 有关有关 分子速率处在分子速率处在 v v+v 区间的概率区间的概率与与 v、v 有关有关分子速率在分子速率在
6、 v 附近单位速率附近单位速率区间内的概率区间内的概率(概率密度概率密度)是是 v 的函数的函数速率分布函数速率分布函数 平衡态下，无外力场作用时，理想气体分子平衡态下，无外力场作用时，理想气体分子按速率按速率分布服从麦克斯韦速率分布律。分布服从麦克斯韦速率分布律。麦克斯韦速率分布函数麦克斯韦速率分布函数是分子的质量是分子的质量玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数v2v1 在麦克斯韦速率分布曲线下的任意一块面积等于相在麦克斯韦速率分布曲线下的任意一块面积等于相应速率区间内分子数占总分子数的百分比。应速率区间内分子数占总分子数的百分比。归一化条件归一化条件f(v)v三、三、三、三、三个统计速率三个统计速率三
7、个统计速率三个统计速率1.平均速率平均速率2.方均根速率方均根速率3.最概然速率最概然速率(最可几速率最可几速率)f(v)vOf(v)vO 例例例例10-1:10-1:图为同一种气体，处于不同温度状态下的速图为同一种气体，处于不同温度状态下的速率分布曲线，试问率分布曲线，试问:(1)哪一条曲线对应的温度高？哪一条曲线对应的温度高？(2)如果这两条曲线分别对应的是同一温度下氧气和氢气如果这两条曲线分别对应的是同一温度下氧气和氢气的分布曲线，问哪条曲线对应的是氧气，哪条对应的的分布曲线，问哪条曲线对应的是氧气，哪条对应的是氢气？是氢气？解：解：(1)T1 T2(2)黑黑：氧：氧 红：氢红：氢f(v)vT1T2O