2021-2022学年高二物理竞赛课件：气体的输运过程和气体分子的平均自由程.pptx

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1、气体的输运过程和气体分子的平均自由程气体输运过程气体输运过程平均自由程平均自由程 :两刚性分子相邻两次碰撞质心之间距离的最两刚性分子相邻两次碰撞质心之间距离的最小平均值小平均值平均碰撞频率平均碰撞频率 ：单位时间内刚性气体分子的平均碰撞次数：单位时间内刚性气体分子的平均碰撞次数一平均自由程公式一平均自由程公式碰撞模型：认为一个分子以相对速率与其它静止分子发生弹碰撞模型：认为一个分子以相对速率与其它静止分子发生弹性碰撞性碰撞二热传导二热传导热传导热传导：热量从高温区向低温区的传递过程：热量从高温区向低温区的传递过程(不含分子对流不含分子对流)1 处理输运过程的一次碰撞假设处理输运过程的一次碰撞假

2、设A气体分子气体分子A进入某平衡态系统后，经一次碰撞，其力学参量进入某平衡态系统后，经一次碰撞，其力学参量就与平衡态其它分子力学参量的平均值相同就与平衡态其它分子力学参量的平均值相同2 一维热传导问题一维热传导问题xS 一方面，热传导就是一方面，热传导就是S两侧气体分子交换能量的结果两侧气体分子交换能量的结果另一方面，热传导规律可由实验确定另一方面，热传导规律可由实验确定xS(1)热传导问题的微观实质热传导问题的微观实质分子对数目分子对数目由平衡态各向同性假设由平衡态各向同性假设交换一对分子的能量差交换一对分子的能量差由一次碰撞假设，交换一对分子带来的能量差由一次碰撞假设，交换一对分子带来的能

3、量差联立求解上述三式联立求解上述三式负号表能量左传负号表能量左传xS(2)热传导的实验定律热传导的实验定律热运动能量热运动能量热传导系数热传导系数三粘性三粘性粘力粘力：流动气体：流动气体(液体液体)，流速不等的各流动层间的内摩擦力，流速不等的各流动层间的内摩擦力(1)粘性问题的微观实质粘性问题的微观实质分子对数目分子对数目由平衡态各向同性假设由平衡态各向同性假设Svdt交换一对分子的能量差交换一对分子的能量差由一次碰撞假设，交换一对分子带来的能量差由一次碰撞假设，交换一对分子带来的能量差负号表动量下传负号表动量下传(2)粘性的实验定律粘性的实验定律粘度粘度四扩散四扩散扩散扩散：混合其体内，由于

4、某种气体密度不均匀而引起的气：混合其体内，由于某种气体密度不均匀而引起的气体分子从大密度区向小密度取的运动体分子从大密度区向小密度取的运动注：有宏观注：有宏观“流流”的分子流动不属于单纯的扩散的分子流动不属于单纯的扩散扩散系数扩散系数课堂小测试课堂小测试1.推导扩散系数公式推导扩散系数公式(3分分)2.研究扩散系数、粘度、热传导系数间的关系研究扩散系数、粘度、热传导系数间的关系(5分分)例：测得黄山玉屏楼气压为例：测得黄山玉屏楼气压为625mmHg，气温，气温17 C，空气的平，空气的平均摩尔质量均摩尔质量=28.9 10-3kg mol-1，气温恒定，气温恒定求：此处海拔高度求：此处海拔高度

5、解：一般取海平面处气压为解：一般取海平面处气压为760mmHg讨论：由该例题可以看出，当高度上升讨论：由该例题可以看出，当高度上升12.4m时，气压平均时，气压平均下降下降1mmHg，当气温更低时，高度上升，当气温更低时，高度上升12m，则气压平均，则气压平均下降下降1mmHg 相关概念相关概念1.平均自由程平均自由程 :两刚性分子相邻两次碰撞质心之间距离的最两刚性分子相邻两次碰撞质心之间距离的最小平均值小平均值2.平均碰撞频率平均碰撞频率 ：单位时间内刚性气体分子的平均碰撞次数：单位时间内刚性气体分子的平均碰撞次数平均自由程公式平均自由程公式碰撞模型碰撞模型：认为一个分子以相对速率与其它静止分子发生弹：认为一个分子以相对速率与其它静止分子发生弹性碰撞性碰撞