普通物理学（第7版） 程守洙课件-chapter-5.pptx

§5-1 平衡态 理想气体状态方程;一、平衡态 准静态过程; 当气体的外界条件改变时，气体从一个状态不断地变化到另一状态，如果状态变化过程进展得十分缓慢，使所经历的一系列中间状态，都无限接近平衡状态，这个过程就叫做准静态过程（quasi-static process）或平衡过程（equilibrium process）。 ;二、状态参量;三、理想气体的物态方程;　　系统的压强、体积、温度中任两个量一定，就可确定系统的状态，因此常用p-V 图中的一点表示气体的一个平衡态，p-V 图上的一条曲线来表示系统的一个准静态过程。;例5-1 容器内装有氧气，质量为 0.10 kg，压强为 10?105 Pa ，温度为 47 oC 。因为容器漏气，经过若干时间后，压强降到原来的 5/8，温度降到 27 oC 。 问 (1) 容器的容积有多大？ (2) 漏去了多少氧气？;（2）若漏气若干时间之后，压强减小到 p?，温度降到 T?。如果用m? 表示容器中剩余的氧气的质量，由状态方程得 ;一、气体分子热运动特征;分子热运动的图像：;分子热运动的基本特征;宏观量（macroscopic quantity）：表征大量分子的整体特征的量。如温度、压强、热容等，是实验中能测得的量。;二、理想气体的微观模型;2. 统计假设;一、理想气体压强公式的推导;考虑所有N个分子，单位时间内，它们给A1面的总冲量：;分子的平均平动动能：;设：分子质量为 m0，气体分子数为N，分子数密度 n。; 上式反映了微观量的统计平均值和宏观量之间的关系，指出了温度的统计意义： 温度标志着物体内部分子热运动的剧烈程度，它是大量分子热运动平动动能的统计平均值的量度。;三、气体分子的方均根速率;例5-2 一容器内贮有气体，温度为27 oC。 （1）压强为1.013×105Pa 时，1m3含多少个分子； （2）在压强为1.33×10-5Pa的高真空时，1m3含多少个分子；;例5-3 试求氮气分子的平均平动动能和方均根速率 设（1）在温度 t =100 oC 时， （2）在温度 t =0 oC 时， （3）在温度 t = -150 oC 时。;（3）在温度t = -150 oC时;§5-4 能量均分定理 理想气体的内能;运动刚体的自由度：;单原子分子：;二、能量按自由度均分定理; 推广到分子的转动和振动上，得??能量按自由度均分的统计规律——能量均分定理;t ： 平动自由度，;三、理想气体的内能;一、气体分子的速率分布函数;dv;二、麦克斯韦速率分布律;讨论;(1)平均速率;(3)最概然速率;例5-4 从速率分布函数f(v)推算分子速率的三个统计值。;(2)方均根速率;(3)最概然速率;例5-5 试计算气体分子热运动速率的大小介于;引入;例5-6 求气体分子速率与最可几速率之差不超过1%的分子数占全部分子的百分比。;四、分子速率的实验测定;*§5-6 麦克斯韦–玻耳兹曼能量分布律 重力场中粒子按高度的分布;由麦克斯韦速率分布函数的归一化条件：;二、重力场中粒子按高度的分布;等温气压公式：;§5-7 分子碰撞和平均自由程;（ 为分子的平均速率）;平均自由程：;例5-7 求氢在标准状态下1 s内分子的均自由程和平均碰撞次数。（已知分子直径d = 2?10-10 m);*§5-8 气体的输运现象;一、黏性现象; 宏观规律; A、B 为两筒，C 为悬丝，M 为镜面；A 保持恒定转速，B 会跟着转一定角度，大小可通过 M 来测定，从而知道黏性力大小，流速梯度及面积可测定，故可算出黏度。;二、热传导现象;三、扩散现象; 杜瓦瓶（保温瓶）原理; 同位素分离 ;*§5-9 真实气体 范德瓦尔斯方程;处理高压或低温条件下的气体问题时，必须考虑修正理想气体状态方程。; 考虑分子斥力——体积的修正; 考虑分子引力——压强的修正 ; ;三、范德瓦尔斯方程的等温线和真实气体的等温线