7-1理想氣體的壓強(qiáng)公式-安徽理工大學(xué)

1、安徽理工大學(xué) 2005級(jí)《大學(xué)物理》,物理教研室,熱學(xué),研究對(duì)象:,熱現(xiàn)象 : 物質(zhì)與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化的規(guī)律。,熱運(yùn)動(dòng) : 構(gòu)成宏觀物體的大量微觀粒子的永不 休止 的無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng) .,研究方法,1. 熱力學(xué) —— 宏觀描述,實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)， 給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過(guò)程中熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件 .,1）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然；

2、 3）應(yīng)用宏觀參量 .,2. 氣體動(dòng)理論 —— 微觀描述,研究大量數(shù)目的熱運(yùn)動(dòng)的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模型假設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法 .,1）揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)； 2）有局限性，與實(shí)際有偏差，不可任意推廣 .,玻耳茲曼,氣體動(dòng)理論,第七章,麥克斯韋,第一講 理想氣體的壓強(qiáng)公式第二講 理想氣體的內(nèi)能、 能量均分定理第三講 麥克斯韋速率分布律氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程,,《氣體動(dòng)理論》主要內(nèi)容:,第一

3、講 理想氣體的壓強(qiáng)公式,本次課內(nèi)容,§7-1 物質(zhì)的微觀模型 統(tǒng)計(jì)規(guī)律性§7-2 理想氣體的壓強(qiáng)公式 課本 pp226—232；練習(xí)冊(cè) 第十五單元,1. 了解氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的圖像 .,2. 理解理想氣體的壓強(qiáng)公式， 通過(guò)推導(dǎo)氣體壓強(qiáng)公式，了解從提出模型、進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均、建立宏觀量與微觀量的聯(lián)系，到闡明宏觀量的微觀本質(zhì)的思想和方法 . 能從宏觀和微觀兩方面理解壓強(qiáng)和溫度等概念

4、 . 了解系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)是微觀運(yùn)動(dòng)的統(tǒng)計(jì)表現(xiàn) .,本次課教學(xué)基本要求,宏觀物體都是由大量不停息地運(yùn)動(dòng)著的、彼此有相互作用的分子或原子組成 .,利用掃描隧道顯微鏡技術(shù)把一個(gè)個(gè)原子排列成 IBM 字母的照片.,現(xiàn)代的儀器已可以觀察和測(cè)量分子或原子的大小以及它們?cè)谖矬w中的排列情況, 例如 X 光分析儀,電子顯微鏡, 掃描隧道顯微鏡等.,對(duì)于由大量分子組成的熱力學(xué)系統(tǒng)從微觀上加以研究時(shí), 必須用統(tǒng)計(jì)的方法.,§7-1 物質(zhì)

5、的微觀模型 統(tǒng)計(jì)規(guī)律性,,1. 分子的數(shù)密度和線度,阿伏伽德羅常數(shù)：1 mol 物質(zhì)所含的分子（或原子）的數(shù)目均相同 .,例 常溫常壓下,分子數(shù)密度（ ）：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)的分子數(shù)目.,2.　分 子 力,3.　分子熱運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性及統(tǒng)計(jì)規(guī)律,熱運(yùn)動(dòng)：大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明分子都在作永不停止的無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng) .,例 : 常溫和常壓下的氧分子,當(dāng) 時(shí)，分子力主要表現(xiàn)為斥力；當(dāng) 時(shí)，分子力主要表

6、現(xiàn)為引力.,對(duì)于由大量分子組成的熱力學(xué)系統(tǒng)從微觀上加以研究時(shí)，必須用統(tǒng)計(jì)的方法 .,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,小球在伽爾頓板中的分布規(guī)律 .,統(tǒng)計(jì)規(guī)律 當(dāng)小球數(shù) N 足夠大時(shí)小球的分布具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律.,設(shè) 為第 格中的粒子數(shù) .,概率 粒子在第 格中出現(xiàn)的可能性大小 .,歸一化條件,粒子總數(shù),1）分子可視為質(zhì)點(diǎn)； 線度間距

7、 ;,2）除碰撞瞬間, 分子間無(wú)相互作用力；,一. 理想氣體的微觀模型,4）分子的運(yùn)動(dòng)遵從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律 .,3）彈性質(zhì)點(diǎn)（碰撞均為完全彈性碰撞）；,§7-2 理想氣體的壓強(qiáng)公式,設(shè) 邊長(zhǎng)分別為 x、y 及 z 的長(zhǎng)方體中有 N 個(gè)全同的質(zhì)量為 m 的氣體分子，計(jì)算 壁面所受壓強(qiáng) .,二 . 理想氣體壓強(qiáng)公式,2）分子各方向運(yùn)動(dòng)概率均等,分子運(yùn)動(dòng)速度,熱動(dòng)平衡的統(tǒng)計(jì)規(guī)律 （ 平衡態(tài) ）,1）

8、分子按位置的分布是均勻的,大量分子對(duì)器壁碰撞的總效果 ： 恒定的、持續(xù)的力的作用 .,單個(gè)分子對(duì)器壁碰撞特性 : 偶然性 、不連續(xù)性.,各方向運(yùn)動(dòng)概率均等,方向速度平方的平均值,各方向運(yùn)動(dòng)概率均等,2）分子各方向運(yùn)動(dòng)概率均等,分子運(yùn)動(dòng)速度,分子施于器壁的沖量,單個(gè)分子單位時(shí)間施于器壁的沖量,x方向動(dòng)量變化,兩次碰撞間隔時(shí)間,單位時(shí)間碰撞次數(shù),單個(gè)分子遵循力學(xué)規(guī)律,單位時(shí)間 N 個(gè)粒子對(duì)器壁總沖量,大量分子總效應(yīng),單個(gè)分子單位時(shí)間施于器