理想气体的压强公式平均平动动能与温度的关系ppt课件.ppt

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1、电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红1分子本身的大小与分子间的平均距离相比要小得分子本身的大小与分子间的平均距离相比要小得多。因此，分子的线度可忽略不计，视分子为质多。因此，分子的线度可忽略不计，视分子为质点，它们的运动遵从牛顿定律点，它们的运动遵从牛顿定律 分子间平均距离很大，除碰撞外，分子间的相互分子间平均距离很大，除碰撞外，分子间的相互作用力可忽略不计，忽略重力对分子的影响，则作用力可忽略不计，忽略重力对分子的影响，则分子在两次碰撞之间做匀速直线运动分子在两次碰撞之间做匀速直线运动 分子间的碰撞、分子与器壁的碰撞是完全弹性的，分子间的碰撞、分子与器壁的碰撞是完全弹性的，所以分子运动遵从

2、动量守恒和动能守恒所以分子运动遵从动量守恒和动能守恒 一一 理想气体的微观模型理想气体的微观模型电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红2容器内各处的气体分子数密度均相同容器内各处的气体分子数密度均相同 二二 平衡态下的统计假设平衡态下的统计假设 分子沿任一方向的运动不比其他方向的运动分子沿任一方向的运动不比其他方向的运动占有优势占有优势 由此可知，分子的速度在各方向分量的各种平由此可知，分子的速度在各方向分量的各种平均值是相等的均值是相等的 例如：例如： 注意：注意： zyxvvv 222zyxvvv zyxvvv 222zyxvvv 电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红3222231vvv

3、vzyx各方向运动各方向运动概概率均等率均等iixxN221vv 方向速度平方的平均值方向速度平方的平均值xzyxvvv各方向运动概率均等各方向运动概率均等分子各方向运动概率均等分子各方向运动概率均等kjiiziyixivvvv分子运动速度分子运动速度单个分子对器壁碰撞特性单个分子对器壁碰撞特性 : 偶然性偶然性 、不连续性、不连续性.大量分子对器壁碰撞的总效果大量分子对器壁碰撞的总效果 ： 恒定的、持续的力的作恒定的、持续的力的作用用 .电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红4xvmxvm-2Avoyzxyzx1Avyvxvzvo 设设 边长分别为边长分别为 x、y 及及 z 的的长方体中有

4、长方体中有 N 个全个全同的质量为同的质量为 m 的气体分子，计算的气体分子，计算 壁面所受压强壁面所受压强 .1A三三 理想气体压强公式理想气体压强公式电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红5分子施于器壁的冲量分子施于器壁的冲量ixmv2单个分子单位时间施于器壁的冲量单个分子单位时间施于器壁的冲量xmix2vxvmxvm-2Avoyzxyzx1Aixixmpv2 x方向动量变化方向动量变化两次碰撞间隔时间两次碰撞间隔时间ixx v2单位时间碰撞次数单位时间碰撞次数2xvix 单个单个分子遵循力学规律分子遵循力学规律电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红6 单位时间单位时间 N 个粒子个粒子对

5、器壁总冲量对器壁总冲量 2222xixiixiixxNmNxNmxmxmvvvvi 大量大量分子总效应分子总效应xvmxvm-2Avoyzxyzx1A 单个分子单位时间单个分子单位时间施于器壁的冲量施于器壁的冲量xmix2v器壁器壁 所受平均冲力所受平均冲力 xNmFx2v1A电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红7气体压强气体压强2xxyzNmyzFpv统计规律统计规律xyzNn 2231vvx分子平均平动动能分子平均平动动能2k21vmk32np xvmxvm-2Avoyzxyzx1A器壁器壁 所受平均冲力所受平均冲力 xNmFx2v1A电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红8k32np

6、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 压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 .分子平均平动动能分子平均平动动能2k21vm电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红9VNnmNMNmm/ARTNNpVAnkTp 玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数123AKJ1038. 1NRk宏观可测量量宏观可测量量RTMmpVk32np 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 kTm23212kv四四 理想气体

7、分子的平均平动动能与温度的关系理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红10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）.Tk 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

8、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.kTm23212kv电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红11方均根速率方均根速率kTvm23212 MRTmkTv332所以所以在同一温度下，质量大的分子其方均根速率小。在同一温度下，质量大的分子其方均根速率小。2v由于由于电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红12（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.（

9、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.nkTp 解解TmkkTVN)He()N(2mm)He()N(2pp 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 论论电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红13 例例 理想气体体积为理想气体体积为 V ，压强为，压强为 p ，温度为，温度为 T ,一个分子一个分子 的质量为的质量为 m ，k 为玻尔兹曼常量，为玻尔兹曼常量，R 为摩为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为：尔气体常量，则该理想气体

10、的分子数为：（A） （B）（C） （D）mpV)(RTpV)(kTpV)(TmpVkTpVnVNnkTp 解解电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红14例例 理想气体微观模型（分子模型）的主要内容是：理想气体微观模型（分子模型）的主要内容是：（）（）_；（）（）_；（）（）_气体分子的大小与气体分子之间的距离比较，可以气体分子的大小与气体分子之间的距离比较，可以忽略不计忽略不计 分分除了分子碰撞的一瞬间外，分子之间的相互作用力除了分子碰撞的一瞬间外，分子之间的相互作用力可以忽略可以忽略 分分分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞撞 分分电子工

11、程学院电子工程学院 杨小红杨小红15例例 关于温度的意义，有下列几种说法：关于温度的意义，有下列几种说法： （）气体的温度是分子平均平动动能的量度（）气体的温度是分子平均平动动能的量度（）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，（）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义具有统计意义（）温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的（）温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同不同（）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的（）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度冷热程度上述说法中正确的是上述说法中正确的是（1）、（）、（2）、（）、（3）电子工程学院电子工程学院 杨小红杨小红16 ，密度，密度 ，例例 某气体在温度为某气体在温度为 时，压强为时，压强为KT273 atmP2100 . 1 32/1024. 1mkg 则该气体分子的方均根速率为则该气体分子的方均根速率为 _ MRTv32RTMmPVPmPVMRT495