2021-2022学年高二物理竞赛课件：热学习题（14张PPT）.pptx

热学习题课件压强的产生压强的产生 单个分子碰撞器壁的作用力是不连续的、偶然的、不均匀的。大单个分子碰撞器壁的作用力是不连续的、偶然的、不均匀的。大量分子从总的效果上来看，产生一个持续的平均作用力。量分子从总的效果上来看，产生一个持续的平均作用力。单个分子单个分子多个分子多个分子平均效果平均效果密集雨点对雨密集雨点对雨伞的冲击力伞的冲击力大量气体分子对器壁持大量气体分子对器壁持续不断的碰撞产生压力续不断的碰撞产生压力气体分子气体分子器器壁壁 一个分子对器壁的冲量一个分子对器壁的冲量 各组分子对器壁的冲量各组分子对器壁的冲量 整个气体对器壁的压强整个气体对器壁的压强压强公式的推导步骤：压强公式的推导步骤：一组分子对器壁的冲量一组分子对器壁的冲量3理想气体压强公式的推导理想气体压强公式的推导(1)考虑速度在考虑速度在 区间的区间的 一个分子对垂直于一个分子对垂直于x的器壁碰撞的冲量：的器壁碰撞的冲量：大量分子对垂直大量分子对垂直x方向的方向的 器壁碰撞，在器壁碰撞，在 y,z方向方向 的的切向切向合力是为零的。合力是为零的。因为是因为是弹性碰撞弹性碰撞，一个分子在一个分子在 x方向的方向的速度分量由速度分量由vix变为变为vix ,分子的动量的增量为分子的动量的增量为(-mvix)-mvix=-2mvix 器壁受的冲量为器壁受的冲量为 2mvix4它们给它们给dA的冲量为的冲量为（3）考虑）考虑 dt 内，所有各组分子对内，所有各组分子对 dA 的冲量：的冲量：(2)考虑速度在考虑速度在 区间区间 所有所有 分子在分子在dt 时间内对面积时间内对面积dA的冲量：的冲量：处于小柱体内的，处于小柱体内的，速度基本上为速度基本上为 的分子的分子 都能在都能在 d t 时间内碰到面积时间内碰到面积 dA 上，上，小小柱柱体体dAvixdtx器器壁壁5（4）考虑整个气体对器壁的压强：）考虑整个气体对器壁的压强：设分子的平均平动动能为设分子的平均平动动能为 6则则压强只有统计意义压强只有统计意义。事实证明：这个压强公式是与实验相符的；事实证明：这个压强公式是与实验相符的；上面的微观假设和统计方法也是正确的。上面的微观假设和统计方法也是正确的。思考：思考：推导过程中是否应考虑小柱体内，推导过程中是否应考虑小柱体内，会有速度为会有速度为 的分子被碰撞出的分子被碰撞出小柱体，而未打到小柱体，而未打到 dA 面上面上?宏观量宏观量 P 微观量的微观量的 统计平均值统计平均值 压强公式压强公式若用分子的平均平动动能来表示，若用分子的平均平动动能来表示，7（1）压强是由于大量气体分子碰撞器壁产生的，它是对）压强是由于大量气体分子碰撞器壁产生的，它是对大量大量分子分子统计平均统计平均的结果。对单个分子无压强的概念。的结果。对单个分子无压强的概念。（2）压强公式建立起宏观量压强）压强公式建立起宏观量压强 P 与微观气体分子运动与微观气体分子运动之间的关系。之间的关系。（3）是指分子杂乱无章热运动的平均平动动能，是指分子杂乱无章热运动的平均平动动能，它不包括整体定向运动的动能。它不包括整体定向运动的动能。说明：说明：统计关系式统计关系式压强的物理压强的物理意义意义宏观可测量量宏观可测量量微观量的统计平均值微观量的统计平均值玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数宏观可测量量宏观可测量量理想气体压强公式理想气体压强公式理想气体状态方程理想气体状态方程微观量的统计平均值微观量的统计平均值分子平均平动动能分子平均平动动能 温度的本质和统计意义温度的本质和统计意义温度温度 T 的物理的物理意义意义 3）在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均相等相等.（与第零定律一致）（与第零定律一致）1）温度是分子平均平动动能的量度温度是分子平均平动动能的量度 （反映热运动的剧烈程度）（反映热运动的剧烈程度）.热热运动与运动与宏观宏观运动的运动的区别区别：温度所反：温度所反映的是分子的无规则运动，它和物体的整映的是分子的无规则运动，它和物体的整体运动无关，物体的整体运动是其中所有体运动无关，物体的整体运动是其中所有分子的一种有规则运动的表现分子的一种有规则运动的表现.注意注意2）温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义.气体分子的方均根速率气体分子的方均根速率方均根速率方均根速率：（A）温度相同、压强相同。）温度相同、压强相同。（B）温度、压强都不同。）温度、压强都不同。（C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强.（D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强.解解 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们讨讨 论论例例 试求氮气分子的平均平动动能和方均根速率试求氮气分子的平均平动动能和方均根速率 设（设（1）在温度）在温度 t=100 oC 时，时，（2）在温度）在温度 t=0 oC 时，时，（3）在温度）在温度 t=-150 oC 时时。解：解：（1）在温度）在温度 t=100 oC 时时（3）在温度）在温度t=-150 oC时时（2）同理在温度）同理在温度 t=0 oC 时时