2021-2022学年高二物理竞赛课件：热学.pptx

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1、热热 学学Heat理想气体状态方程理想气体状态方程 1、状态方程状态方程 状态参量之间的函数关系式状态参量之间的函数关系式 f(P,V,T)=02 2、理想气体理想气体宏观定义宏观定义：实际气体在实际气体在 P不太高、不太高、T 不太低时不太低时遵守遵守气体三气体三 定律定律由此把在由此把在任何温度和压强下任何温度和压强下严格遵守气体三定严格遵守气体三定律的气体称为律的气体称为理想气体。理想气体。玻意耳定律(PV)盖-吕萨克定律(VT)查理定律(PT)=8.31 J/mol K根据气体三条实验定律：根据气体三条实验定律：用于理想气体、标准状态：用于理想气体、标准状态：，称为称为普适气体恒量普适

2、气体恒量则则式中式中m为气体的质量为气体的质量，M 为气体的为气体的摩尔质量摩尔质量。适用条件适用条件:(1)(1)理想气体理想气体(2)(2)平衡状态平衡状态3、理想气体状态方程理想气体状态方程 状态方程的常用形式状态方程的常用形式系统内共有系统内共有 N个分子；个分子；1mol的任何气体中有的任何气体中有NA个分子个分子常用形式常用形式则则 分子数密度分子数密度 玻耳兹曼常数玻耳兹曼常数理想气体好像是一个个没有大小并且除碰撞瞬间理想气体好像是一个个没有大小并且除碰撞瞬间外没有相互作用的弹性球的集合。外没有相互作用的弹性球的集合。1）不考虑分子的内部结构并忽略其大小，即不考虑分子的内部结构并

3、忽略其大小，即分子分子分子分子可视为质点可视为质点可视为质点可视为质点；(线度线度 间距间距 )2）分子力的作用距离很短，可以认为气体分子力的作用距离很短，可以认为气体分子之分子之分子之分子之间间间间除除了了碰撞瞬间外碰撞瞬间外,无相互作用力无相互作用力无相互作用力无相互作用力；一、一、理想气体的理想气体的微观微观模型模型4）分子的运动遵从分子的运动遵从经典力学经典力学经典力学经典力学的规律的规律。3）分子分子是弹性质点（碰撞均为完全是弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞弹性碰撞弹性碰撞弹性碰撞）；）；1.关于每个分子的力学性质的关于每个分子的力学性质的假设假设假设假设 理想气体压强公式理想气体压强

4、公式sr0r合力合力斥力斥力引力引力dfO10-9m分子力分子力气体分子之间的距离气体分子之间的距离 作用力可认为是作用力可认为是零零可看做理想气体可看做理想气体2）由于碰撞由于碰撞,分子沿各方向运动的概率均等分子沿各方向运动的概率均等分子速度分量的各种平均值相等分子速度分量的各种平均值相等2.关于平衡态气体分子集体的关于平衡态气体分子集体的统计性假设统计性假设统计性假设统计性假设1）分子按位置的分布均匀分子按位置的分布均匀在忽略重力情况下，分子在各处出现的概率相同在忽略重力情况下，分子在各处出现的概率相同,分子数密度分子数密度 n 到处到处相同相同8速度取向各方向等几率速度取向各方向等几率9

5、二二.理想气体的压强公式理想气体的压强公式大量气体分子与器壁碰撞大量气体分子与器壁碰撞 气体分子动量变化气体分子动量变化(冲量冲量)对器壁的冲量对器壁的冲量(冲力冲力)压强压强例例:雨点对伞的持续作用雨点对伞的持续作用压强压强 p：大量大量气体分子在气体分子在单位时间单位时间内内垂直垂直 施于器壁施于器壁单位面积的平均冲力单位面积的平均冲力。气气气气体体体体压压压压强强强强的的的的微微微微观观观观机机机机制制制制：压压压压强强强强是是是是大大大大量量量量分分分分子子子子对对对对容容容容器器器器壁壁壁壁发发发发生碰撞，生碰撞，生碰撞，生碰撞，从而对容器壁产生冲力的宏观效果。从而对容器壁产生冲力的

6、宏观效果。从而对容器壁产生冲力的宏观效果。从而对容器壁产生冲力的宏观效果。设设 边长分别为边长分别为 x、y 及及 z 的的长方体中有长方体中有 N 个个全全同的同的质量为质量为 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。理想气体压强公式的推导理想气体压强公式的推导考虑任一分子考虑任一分子i 在任在任意时刻的速意时刻的速度为度为 v分子施于器壁的冲量分子施于器壁的冲量单个分子单个分子单位时间单位时间施于器壁的冲量施于器壁的冲量 x方向动量变化：方向动量变化：两次碰撞间隔两次碰撞间隔单位时间单位时间碰撞次数碰撞次数 单个单个分子运动遵循力学规律分子运动遵循力学规律任一任一分子分子i 一次碰撞器壁的冲量：一次碰撞器壁的冲量：=2mvix即器壁即器壁 所受平均冲力所受平均冲力 所有所有N 个个分子分子单位时间单位时间施于器壁施于器壁的冲量的冲量气体气体压强压强