第十六章气体分子动理论精选文档.ppt

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1、第十六章 气体分子动理论本讲稿第一页，共二十二页布朗运动布朗运动 本讲稿第二页，共二十二页二二.分子热运动的统计假设分子热运动的统计假设 (1)(1)分子数分子数分布均匀分布均匀(2)(2)分子速度分子速度取向分布取向分布均匀均匀据平均值公式：据平均值公式：分子速度四面八方分子速度四面八方 分解分解 本讲稿第三页，共二十二页三三.公式推导公式推导(伯努利伯努利17381738年导出年导出)理想气体压强公式理想气体压强公式分子分子的平均的平均平动动能平动动能宏观量宏观量对应对应微观量微观量的统计平均的统计平均物理意义物理意义本讲稿第四页，共二十二页第二节第二节 理想气体温度的统计意义理想气体温度

2、的统计意义 一一.导出导出 玻尔兹曼常数玻尔兹曼常数 二二.温度的统计意义温度的统计意义 1.1.平均平动动能平均平动动能的量度的量度2.2.反映分子反映分子无规热运动激烈程度无规热运动激烈程度 3.3.绝对零度达不到绝对零度达不到 本讲稿第五页，共二十二页一一.自由度自由度1.1.质点质点一维一维二维二维三维三维2.2.刚体刚体(1)(1)平动平动 t=t=3 3(2)(2)转动转动 轴的方位轴的方位绕轴转动绕轴转动 r=3r=3t=1t=1t=2t=2t=3t=3确定物体空间位置所需的确定物体空间位置所需的独立坐标数独立坐标数第三节第三节能量均分定理能量均分定理 2 2 1 1 本讲稿第六

3、页，共二十二页3.3.描述描述一维弹性振动一维弹性振动的独立坐标数的独立坐标数4.4.描述描述分子运动分子运动的自由度的自由度(1)(1)单原子分子单原子分子(2)(2)刚性双原子分子刚性双原子分子 (3)(3)弹性双原子分子弹性双原子分子0zx y l平动平动平动平动转动转动平动平动转动转动振动振动振动振动本讲稿第七页，共二十二页二二.能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理 对每个振动自由度对每个振动自由度平均振动动能平均振动动能 平均势能平均势能 每一个平动自由度具有平均平动动能每一个平动自由度具有平均平动动能 分子分子.转动自由度转动自由度平均转动动能平均转动动能 .振动自由度振动自由

4、度平均振动动能平均振动动能 本讲稿第八页，共二十二页三三三三.分子的能量分子的能量分子的能量分子的能量1.1.总平均动能总平均动能 转动自由度转动自由度 振动自由度振动自由度 2.2.总平均能量总平均能量(总平均动能总平均动能+平均势能平均势能)（1 1）单原子气体分子）单原子气体分子 （2 2）刚性双原子气体分子）刚性双原子气体分子（3 3）弹性双原子气体分子）弹性双原子气体分子 平动自由度平动自由度总平均能量总平均能量本讲稿第九页，共二十二页四四.1mol.1mol理想气体内能理想气体内能 1.1.单原子气体分子单原子气体分子2.2.刚性双原子分子刚性双原子分子3.3.弹性双原子分子弹性双

5、原子分子本讲稿第十页，共二十二页五五.理想气体的热容量理想气体的热容量 1.1.定体定体摩尔热容摩尔热容 2.2.定压摩尔热容定压摩尔热容本讲稿第十一页，共二十二页第四节第四节 气体分子速率分布律气体分子速率分布律 一一.测分子速率分布的实验测分子速率分布的实验1.1.装置装置 (1)(1)分子源分子源 (2)(2)速度选择器速度选择器 缝宽缝宽-速率区间速率区间 (3)(3)探测器探测器 金属蒸汽金属蒸汽显显示示屏屏狭狭缝缝接抽气泵接抽气泵频繁碰撞的大量分子速率有规律吗？频繁碰撞的大量分子速率有规律吗？核心内容核心内容:本讲稿第十二页，共二十二页2.2.测量原理测量原理 金属蒸汽金属蒸汽显显

6、示示屏屏狭狭缝缝接抽气泵接抽气泵分子运动分子运动的时间？的时间？盘转过盘转过盘转过盘转过的时间？的时间？的时间？的时间？相等，相等，则分子正好通过则分子正好通过本讲稿第十三页，共二十二页二二.结果分析结果分析 1.1.一组数据表一组数据表 本讲稿第十四页，共二十二页 2.2.数据矩形图数据矩形图 3.3.函数曲线图函数曲线图 速率分布函数速率分布函数 本讲稿第十五页，共二十二页三三.函数形式函数形式 1.1.速率分布函数速率分布函数 实验实验理论理论本讲稿第十六页，共二十二页2.2.物理意义物理意义 （2 2）（3 3）表单位速率区间表单位速率区间,分子出现概率分子出现概率(概率密度概率密度)

7、表速率表速率分子出现分子出现概率概率（1）表速率表速率区间区间分子数分子数本讲稿第十七页，共二十二页四四.特征速率特征速率1.1.最概然速率最概然速率 (1)(1)定义定义 概率概率 最大最大对应的速率对应的速率 (2)(2)计算方法计算方法 (3)(3)公式公式 本讲稿第十八页，共二十二页2.2.算术平均速率算术平均速率 (1)(1)定义定义 (2)(2)计算方法计算方法 设设 气体分子速率在气体分子速率在 区间的分子数区间的分子数 气体分子数气体分子数本讲稿第十九页，共二十二页3.3.方均根速率方均根速率 (1)(1)定义定义 (2)(2)计算方法计算方法 类比类比 本讲稿第二十页，共二十二页五五.讨论讨论1.1.三种速率比较三种速率比较本讲稿第二十一页，共二十二页（2 2）判断同种气体，温度高低？）判断同种气体，温度高低？相同温度，区分两种气体？相同温度，区分两种气体？本讲稿第二十二页，共二十二页