《气体压强公式》PPT课件.ppt

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1、气体分子运动论的压强公式气体分子运动论的压强公式宏观量宏观量状态参量状态参量 表征大量分子的整体特征的量表征大量分子的整体特征的量 如：如：压强压强 p p、体积、体积 V V、温度、温度 T T 等。等。微观量微观量 描述系统内个别微观粒子特征的物理量描述系统内个别微观粒子特征的物理量 如：如：分子的质量、直径、速度、动量、能量等。分子的质量、直径、速度、动量、能量等。微观量与宏观量有一定的内在联系。微观量与宏观量有一定的内在联系。分子处于不停顿的无规则的热运动之中分子处于不停顿的无规则的热运动之中布朗运动布朗运动一一一一.气体分子热运动的基本特征气体分子热运动的基本特征气体分子热运动的基本

2、特征气体分子热运动的基本特征一般气体分子热运动的概念一般气体分子热运动的概念：分子的密度分子的密度 3 1019 个分子个分子/cm3=3千千 亿个分子亿个分子/cm3；常见气体的直径大约常见气体的直径大约 ；相邻分子中心的平均间距相邻分子中心的平均间距分子热运动的平均速度约分子热运动的平均速度约 v=500m/s；分子的平均碰撞次数约分子的平均碰撞次数约 z=1010 次次/秒；秒；分子碰撞的瞬间，时间大约是分子碰撞的瞬间，时间大约是10-13秒。秒。(1)无序性无序性某个分子的运动，是杂乱无章的，无序的；某个分子的运动，是杂乱无章的，无序的；各个分子之间的运动也不相同，即无序性；这正各个分

3、子之间的运动也不相同，即无序性；这正是热运动与机械运动的本质区别。是热运动与机械运动的本质区别。(2)统计性统计性但从大量分子的整体的角度看，存在一定但从大量分子的整体的角度看，存在一定的统计规律，即统计性。的统计规律，即统计性。例如：例如：在平衡态下，气体分子的密度是均匀的。在平衡态下，气体分子的密度是均匀的。（分子运动是永恒的）（分子运动是永恒的）二二二二.理想气体分子模型理想气体分子模型理想气体分子模型理想气体分子模型 理想气体的分子模型是弹性的自由运动的质点。理想气体的分子模型是弹性的自由运动的质点。气体分子当作质点，不占体积，运动遵从牛顿力学的规律；气体分子当作质点，不占体积，运动遵

4、从牛顿力学的规律；气体分子间的碰撞或分子和气壁的碰撞视为弹性碰撞，遵守气体分子间的碰撞或分子和气壁的碰撞视为弹性碰撞，遵守动量守恒和能量守恒定律；动量守恒和能量守恒定律；分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力，一般情况下，忽分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力，一般情况下，忽略重力。略重力。三三三三.平衡态的统计规律平衡态的统计规律平衡态的统计规律平衡态的统计规律2）平衡态时分子各方向运动概率均等平衡态时分子各方向运动概率均等 1）平衡态时分子按位置的分布是均匀的，即分子数密平衡态时分子按位置的分布是均匀的，即分子数密 度到处一样，不受重力影响；度到处一样，不受重力影响；所有分子在所有分子在所有

5、分子在所有分子在 x x x x 方向的平均速度：方向的平均速度：方向的平均速度：方向的平均速度：由于分子沿由于分子沿 x x 轴轴正向正向正向正向和和 x x 轴轴负向负向负向负向的运动概率是的运动概率是相同的，因此，在相同的，因此，在 x x 方向上分子的方向上分子的平均速度为平均速度为 0 0 。各方向运动概率均等各方向运动概率均等所有分子速度在所有分子速度在所有分子速度在所有分子速度在x x x x方向的方均值：方向的方均值：方向的方均值：方向的方均值：各方向运动各方向运动概概率均等率均等同理，同理，同理，同理，四四四四 压强公式的推导压强公式的推导压强公式的推导压强公式的推导 理想气

6、体的压强是大量气体分子在单位时间内理想气体的压强是大量气体分子在单位时间内作用在单位面积上的冲量的统计平均值。作用在单位面积上的冲量的统计平均值。a.利用理想气体模型；b.利用平衡态的统计假设。设设 边长分别为边长分别为 、及及 的长方体中有的长方体中有 N N 个全个全同的质量为同的质量为m 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.单个分子对器壁碰单个分子对器壁碰撞特性撞特性:偶然性偶然性 、不连续性不连续性.大量分子对器壁大量分子对器壁碰撞的总效果：恒定碰撞的总效果：恒定的、持续的力的作用的、持续的力的作用.单个分子遵循力学规律单个分子遵循力学规律跟踪其中一个气体分

7、子来研究，分子的速度为跟踪其中一个气体分子来研究，分子的速度为跟踪其中一个气体分子来研究，分子的速度为跟踪其中一个气体分子来研究，分子的速度为v v v v1）碰撞一次的冲量碰撞一次的冲量某一时刻分子的速度某一时刻分子的速度 v 在在 x方向的分量为方向的分量为 vx，分子以分子以vx向向A1面碰撞面碰撞，并以并以 -vx 弹回，弹回，分子受分子受分子受分子受A1面的冲量面的冲量面的冲量面的冲量由牛顿第三定律由牛顿第三定律，A1面受到分子的冲量为：面受到分子的冲量为：1.A1面受到单个分子的冲力为：面受到单个分子的冲力为：单位时间内对单位时间内对单位时间内对单位时间内对A A1 1面的碰撞次数

8、面的碰撞次数面的碰撞次数面的碰撞次数2)2)单位时间单个单位时间单个单位时间单个单位时间单个分子对分子对A1面面的冲力的冲力的冲力的冲力为：为：分子分子连续两次对连续两次对连续两次对连续两次对A A1 1面碰撞所用的时间：面碰撞所用的时间：面碰撞所用的时间：面碰撞所用的时间：大量分子总效应大量分子总效应3 3 A A A A1 1 1 1面受到的压强为：面受到的压强为：面受到的压强为：面受到的压强为：2 2 容器内容器内容器内容器内N N个分子对器壁的平均冲力为：个分子对器壁的平均冲力为：个分子对器壁的平均冲力为：个分子对器壁的平均冲力为：体积体积体积体积V V V V压强压强压强压强上下同乘

9、上下同乘上下同乘上下同乘 N N N N 得得得得分子数密度分子数密度分子数密度分子数密度 应用统计规律应用统计规律压强公式：压强公式：压强公式：压强公式：气体分子气体分子气体分子气体分子平均平动动能平均平动动能平均平动动能平均平动动能：压强公式压强公式压强公式压强公式又可表示为：又可表示为：又可表示为：又可表示为：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.注意几点注意几点注意几点注意几点1.1.1.1.压强是由于大量气体分子碰撞器壁产生的，

10、它是对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，它是对大量大量大量大量分子分子分子分子统计平均的统计平均的统计平均的统计平均的结果。对单个分子无压强的概念。结果。对单个分子无压强的概念。结果。对单个分子无压强的概念。结果。对单个分子无压强的概念。2.2.2.2.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 P P P 与微观气体分子运动之间的关系。与微观气体分子运动之间的关系。与微观气体分子运动之间的关系。与微观气体分子运动之间的关系。分子数密度越大，压强越大；分子数密度越大，压强越大；分子数密度越大，压强越大；分子数密度越大，压强越大；3.3.分子运动得越激烈，压强越大。分子运动得越激烈，压强越大。分子运动得越激烈，压强越大。分子运动得越激烈，压强越大。总结：总结：理想气体微观模型理想气体微观模型统计规律统计规律压强公式的推导及物理意义压强公式的推导及物理意义