高中物理竞赛 理想气体压强与温度的微观解释课件.ppt

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1、一.理想气体的微观模型,(1) 忽略分子大小（看作质点）,(2) 忽略分子间的作用力,(3) 碰撞为完全弹性,（分子线度分子间平均距离）,（分子与分子或器壁碰撞时除外）,理想气体: 可看作是许多个自由地、无规则运动着的弹性小球的集合。,7.2 理想气体压强与温度的微观本质,提出理想气体的目的:,是为了便于研究自然界中客观存在的、比较复杂的真实气体，从复杂的现象中抓住事物的本质使问题得以合理的简化。虽然自然界中并不存在真正的理想气体，但这些理想气体的假设并不是凭空臆想出来的。常见的氢气、氮气、氧气、二氧化碳气、空气、烟气等，在压力不是很高和温度不是很低的条件下（由于它们的液化温度都很低，离液化状

2、态都很远），它们的性质都非常接近于假想的理想气体，在工程应用所要求的精确度，完全可以把这些气体当作理想气体看待，而不致引起很大的误差。空气中及烟气中所含有的水蒸汽分子，亦可当作理想气体看待。理想气体的提出，无论是对工程实践或是对理论问题的研究都有着重要的意义。,二 . 压强公式,从分子运动看压强的形成,压强为大量分子在热运动中碰撞器壁,对器壁产生的平均作用力的表现。,宏观量和微观量的关系,(3)平衡态时分子的速度按方向的分布是各向 均匀的;,(2) 平衡态时分子按位置的分布是均匀的;,对大量分子组成的气体系统的统计假设,分子的速度各不相同，而且通过碰撞不断 变化着;,理想气体压强公式的推导,设

3、边长为x,y,z的长方体容器中,有N个同类气体分子(质量m),研究A1受的压强：,1.设某个分子以 v1撞击A1,对分子m,则A1受到的冲量: 2mvx,2. 1秒钟A1受到1个分子的总冲量,1个分子在A1,A2之间往返一次所需时间为,则1秒内与A1碰撞次数,A1受1个分子的总冲量为,3. N个分子在1秒内对A1的碰撞,4. A1受到的平均作用力压强,由,有,有 n = N/V,则,引入分子的平均平动动能,则,注意: P是一个统计量, 对个别分子谈压强无意义,三 . 温度的微观本质,说明：,1、温度是描述平衡态热力学系统的物理量。当 两个系统接触却没有宏观能量传递时，两者必处于同一热平衡状态具

4、有相同的温度。,2、温度是个统计概念，由微观粒子动能的统计平均值决定。说少数几个分子具有多高的温度是无意义的。,例1.,理想气体系统由氧气组成，压强P =1 atm，温度T = 27oC。,求（1）单位体积内的分子数；（2）分子的平均 平动动能.,解,（1）,（2）,重点,2.,一、分子的平均碰撞次数:,一切分子都在运动,7.5气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,二、平均自由程,P=nkT,因为,在标准状态下，几种气体分子的平均自由程,例1,计算空气分子在标准状态下的平均自由程和平均碰撞频率。取分子的有效直径 d = 3.10 10-10m。已知空气的平均分子量为29。,解：,已知,空气摩尔质量为2910-3kg/mol,空气分子在标准状态下的平均速率,重点,