2021-2022学年高二物理竞赛课件：理想气体的压强和温度(共67张PPT).pptx

第三节第三节第三节第三节理想气体理想气体理想气体理想气体的的的的压强和温度压强和温度压强和温度压强和温度3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：（1）分子间发生的碰撞是完全弹性的；分子间发生的碰撞是完全弹性的；3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：（1）分子间发生的碰撞是完全弹性的；分子间发生的碰撞是完全弹性的；（2）除碰撞外不计分子间的作用力；除碰撞外不计分子间的作用力；3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：（1）分子间发生的碰撞是完全弹性的；分子间发生的碰撞是完全弹性的；（2）除碰撞外不计分子间的作用力；除碰撞外不计分子间的作用力；（3）分子本身线度远小于分子间距；分子本身线度远小于分子间距；3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：（1）分子间发生的碰撞是完全弹性的；分子间发生的碰撞是完全弹性的；（2）除碰撞外不计分子间的作用力；除碰撞外不计分子间的作用力；（3）分子本身线度远小于分子间距；分子本身线度远小于分子间距；（4）个别分子遵守牛顿定律。个别分子遵守牛顿定律。3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：（1）分子间发生的碰撞是完全弹性的；分子间发生的碰撞是完全弹性的；（2）除碰撞外不计分子间的作用力；除碰撞外不计分子间的作用力；（3）分子本身线度远小于分子间距；分子本身线度远小于分子间距；（4）个别分子遵守牛顿定律。个别分子遵守牛顿定律。2.统计假设统计假设:3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：（1）分子间发生的碰撞是完全弹性的；分子间发生的碰撞是完全弹性的；（2）除碰撞外不计分子间的作用力；除碰撞外不计分子间的作用力；（3）分子本身线度远小于分子间距；分子本身线度远小于分子间距；（4）个别分子遵守牛顿定律。个别分子遵守牛顿定律。2.统计假设统计假设:（1）分子沿各方向运动机会相等；分子沿各方向运动机会相等；3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度 一、理想气体的微观模型一、理想气体的微观模型 1.分子模型：分子模型：（1）分子间发生的碰撞是完全弹性的；分子间发生的碰撞是完全弹性的；（2）除碰撞外不计分子间的作用力；除碰撞外不计分子间的作用力；（3）分子本身线度远小于分子间距；分子本身线度远小于分子间距；（4）个别分子遵守牛顿定律。个别分子遵守牛顿定律。2.统计假设统计假设:（1）分子沿各方向运动机会相等；分子沿各方向运动机会相等；（2）分子速度沿各方向分量的各种平均分子速度沿各方向分量的各种平均值相等。值相等。3-2-3 理想气体的压强和温度理想气体的压强和温度二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式Axyz123lll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式iAxyz123lll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式imvixAxyz123lll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式imvixAxyz123mvixlll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量mvixlll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=lll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=i 分子一次碰撞给予器壁分子一次碰撞给予器壁的冲量：的冲量：lll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=i 分子一次碰撞给予器壁分子一次碰撞给予器壁的冲量：的冲量：2mvixlll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=i 分子一次碰撞给予器壁分子一次碰撞给予器壁的冲量：的冲量：2mvix单位时间的碰撞次数单位时间的碰撞次数:lll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=i 分子一次碰撞给予器壁分子一次碰撞给予器壁的冲量：的冲量：2mvix单位时间的碰撞次数单位时间的碰撞次数:vix21llll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=i 分子一次碰撞给予器壁分子一次碰撞给予器壁的冲量：的冲量：2mvix单位时间的碰撞次数单位时间的碰撞次数:vix211秒钟给予器壁的冲量秒钟给予器壁的冲量llll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=i 分子一次碰撞给予器壁分子一次碰撞给予器壁的冲量：的冲量：2mvix单位时间的碰撞次数单位时间的碰撞次数:vix211秒钟给予器壁的冲量秒钟给予器壁的冲量=i 分子给器壁的冲力分子给器壁的冲力llll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式 imvixAxyz123i 分子与器壁碰撞一次获分子与器壁碰撞一次获得的动量增量得的动量增量2mvmvmvmvixixixix=i 分子一次碰撞给予器壁分子一次碰撞给予器壁的冲量：的冲量：2mvix单位时间的碰撞次数单位时间的碰撞次数:vix211秒钟给予器壁的冲量秒钟给予器壁的冲量=i 分子给器壁的冲力分子给器壁的冲力ixixixv21=2mvmv21llllll二、理想气体的压强公式二、理想气体的压强公式分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvix21F123Sllll分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvix21N 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：F123Sllll分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvmvixix21F21=F123SlllllN 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvmvixix21F21=N 个分子给予器壁的压强个分子给予器壁的压强F123SlllllN 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvmvixix21F=21=N 个分子给予器壁的压强个分子给予器壁的压强FSPF123SlllllN 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvmvmvixixix21F=22211=N 个分子给予器壁的压强个分子给予器壁的压强3FSPF123SllllllllN 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvixmvmvmvixixix21F=2222111=N 个分子给予器壁的压强个分子给予器壁的压强3FSP=3NNi=1N2F123SlllllllllllN 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvixmvvmvmvixixix21F=2222111=N 个分子给予器壁的压强个分子给予器壁的压强3FSP=3NNi=1N22=n mxF123SlllllllllllN 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：分子给予器壁的冲力分子给予器壁的冲力:imvixmvvmvmvixixix21F=2222111=N 个分子给予器壁的压强个分子给予器壁的压强3FSP=3NNi=1N22=n mxF123S（n：分子数密度）分子数密度）lllllllllllN 个分子的平均冲力：个分子的平均冲力：p=nmvx2p=nmvx2由统计假设：由统计假设：222vvv=xyz由统计假设：由统计假设：222vvv=xyz可以证明：可以证明：（同学自证）（同学自证）v=x222+vvvyz2p=nmvx2x可以证明：可以证明：（同学自证）（同学自证）2vv=32v=x222+vvvyz2p=nmvx2由统计假设：由统计假设：222vvv=xyzvx可以证明：可以证明：（同学自证）（同学自证）2vv=322Pmn3v=x222+vvvyz2p=nmvx2由统计假设：由统计假设：222vvv=xyzvx可以证明：可以证明：（同学自证）（同学自证）2vv=1322Pmn3=23n()2m v2v=x222+vvvyz2p=nmvx2由统计假设：由统计假设：222vvv=xyzvx可以证明：可以证明：（同学自证）（同学自证）2vv=1322PPmn3=23n()2m v223n w，v=x222+vvvyz2p=nmvx2由统计假设：由统计假设：222vvv=xyz1v=x可以证明：可以证明：（同学自证）（同学自证）2vv=1322PPmn3=23n()2mvv2223n ww2m，v=x222+vvvyz2p=nmvx2由统计假设：由统计假设：222vvv=xyz1v=x可以证明：可以证明：（同学自证）（同学自证）2vv=1322PPmn3=23n()2mvv2223n ww2mw分子热运动平均平动动能分子热运动平均平动动能，v=x222+vvvyz2p=nmvx2由统计假设：由统计假设：222vvv=xyzP=3n w压强公式：压强公式：2P=3n w压强公式：压强公式：2压强公式将宏观量压强公式将宏观量 P 和分子热运动平动动能和分子热运动平动动能（微观量）的统计平均值（微观量）的统计平均值而说明了压强的微观本质。而说明了压强的微观本质。w联系起来，从联系起来，从几种气体混合时，各种气体几种气体混合时，各种气体w 一样，而：一样，而：这叫这叫道尔顿分压定律道尔顿分压定律，P1，P2，P3为为分压分压强强，是各气体单独存在时的压强，是各气体单独存在时的压强。n=n1+n2+n3+P=2 n w/3=2 n1 w/3+2 n1 w/3+=P1+P2+P3+三、温度的统计意义温度的统计意义 molPTR=VMM,三、温度的统计意义温度的统计意义 molPTR=VMMMmN,三、温度的统计意义温度的统计意义 MmolPTR=VMMM0mmNNmol,三、温度的统计意义温度的统计意义 MmolPPTTRR=VVMMM0mmNNmol,=MMmol 三、温度的统计意义温度的统计意义 RMmolPPTTTRR=VVVMMM00mmNNNmol,=MMmolNmm 三、温度的统计意义温度的统计意义 RMmolPPTTTRR=VVVMMM00mmNNNmol,=MMmolNmm 三、温度的统计意义温度的统计意义 VRMmolPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N 三、温度的统计意义温度的统计意义 VRMmolPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N玻尔兹曼玻尔兹曼 恒量恒量 k 三、温度的统计意义温度的统计意义 VRMmolPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N玻尔兹曼玻尔兹曼 恒量恒量 kk0=RN 三、温度的统计意义温度的统计意义 VRMmolPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N玻尔兹曼玻尔兹曼 恒量恒量 kk0=RN2311.3810J.K 三、温度的统计意义温度的统计意义 VRMmolPPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N玻尔兹曼玻尔兹曼 恒量恒量 k.k0=RN2311.3810J.KVTR0=N()N 三、温度的统计意义温度的统计意义 VRMmolPPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N玻尔兹曼玻尔兹曼 恒量恒量 k.k0=RN2311.3810J.KVTR0=N()N 三、温度的统计意义温度的统计意义 n=kTPVRMmolPPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N玻尔兹曼玻尔兹曼 恒量恒量 k.P=n w.23又又k0=RN2311.3810J.KVTR0=N()N 三、温度的统计意义温度的统计意义 n=kTPVRMmolPPPTTTTRRR=VVVMMM000mmNNNmol,=MMmolNmm=N()N玻尔兹曼玻尔兹曼 恒量恒量 k.P=n w.23又又比较这两式得：比较这两式得：w=kT32k0=RN2311.3810J.KVTR0=N()N 三、温度的统计意义温度的统计意义 n=kTPkT23w=kT23w=温度的统计意义温度的统计意义：温度（宏观量）是分：温度（宏观量）是分子热运动平均平动动能大小的量度。子热运动平均平动动能大小的量度。kT23w=方均根速率方均根速率:温度的统计意义温度的统计意义：温度（宏观量）是分：温度（宏观量）是分子热运动平均平动动能大小的量度。子热运动平均平动动能大小的量度。kT23w=mv122=32kT 方均根速率方均根速率:温度的统计意义温度的统计意义：温度（宏观量）是分：温度（宏观量）是分子热运动平均平动动能大小的量度。子热运动平均平动动能大小的量度。kT23w=mv122=32kTv2=3kTm 方均根速率方均根速率:温度的统计意义温度的统计意义：温度（宏观量）是分：温度（宏观量）是分子热运动平均平动动能大小的量度。子热运动平均平动动能大小的量度。kT23w=mv122=32kTv2=33kTm=RTMmol 方均根速率方均根速率:温度的统计意义温度的统计意义：温度（宏观量）是分：温度（宏观量）是分子热运动平均平动动能大小的量度。子热运动平均平动动能大小的量度。kT23w=mv122=32kTv2=33kTm=RTMmol=1.73RTMmol 方均根速率方均根速率:温度的统计意义温度的统计意义：温度（宏观量）是分：温度（宏观量）是分子热运动平均平动动能大小的量度。子热运动平均平动动能大小的量度。