1、氣體動理論Kinetic Theory of Gases氣體動理論Kinetic Theory of Gases熱學概述與熱現(xiàn)象有關(guān)的性質(zhì)和規(guī)律。研究對象：熱現(xiàn)象與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)及其變化分子體積速度質(zhì)量等量：量：描述個別分子物理溫度壓強熱容等體特性：宏觀量：大量分子的集微觀熱現(xiàn)象熱學概述與熱現(xiàn)象有關(guān)的性質(zhì)和規(guī)律。研究對象：熱現(xiàn)象與溫度有關(guān) 熱力學（thermodynamics）基本實驗規(guī)律宏觀熱現(xiàn)象規(guī)律邏輯推理 統(tǒng)計力學（statistical mechanics）（氣體動理論）對微觀結(jié)構(gòu)提出模型、假設(shè)統(tǒng)計方法熱現(xiàn)象規(guī)律一、熱學的研究方法 熱力學（thermodynamics）基本實驗規(guī)律

2、宏觀熱(大學物理課件)氣體動理論(大學物理課件)氣體動理論4.理想氣體狀態(tài)方程 玻爾茲曼常量（ 氣體質(zhì)量，M 氣體質(zhì)量，NA 阿伏伽德羅常量，n 氣體分子數(shù)密度）4.理想氣體狀態(tài)方程 玻爾茲曼常量（ 氣體質(zhì)量，M 第五章 氣體動理論（Kinetic Theory of Gases）2 理想氣體的壓強4 能量均分定理5 麥克斯韋速率分布律6 氣體分子的平均自由程3 溫度的統(tǒng)計意義1 研究對象與基本假設(shè)第五章 氣體動理論2 理想氣體的壓強4 能量均分定理5 麥克 研究對象與基本假設(shè)一、研究對象1、多粒子體系：大量的作無規(guī)則運動的分子構(gòu)成（1）大量的（2） 激烈的無規(guī)則熱運動（3） 分子間力 研究對

3、象與基本假設(shè)一、研究對象（1）大量的2 . 理想氣體微觀假設(shè)：（1）大小 分子線度分子截面面積）小柱體dAvixdtx器壁= 2 ni mvix2 dt dAdIi = (2mvix)(nivixdtdA)dt內(nèi)所有分子對dA沖量：第2步：一個分子對dA沖量： 2mvix第1步：第3步：dt內(nèi)所有分子對dA沖量：推導：=iixiAtmndd2v取器壁上小面元dA（分子截面面積）小柱體dAvixdtx 有 由分子平均平動動能氣體壓強公式第4步： 有 由分子平均平動動能氣體壓強公式第4步： 溫度的統(tǒng)計意義T是大量分子熱運動平均平動動能的量度。由此給出溫度的統(tǒng)計意義 稱為方均根速率(root-mea

4、n-square speed) 溫度的統(tǒng)計意義T是大量分子熱運動平均平動動能的量度。由此 能量均分定理一. 氣體分子自由度自由度：決定物體空間位置的獨立坐標數(shù)，用 i 表示。為什么：獨立坐標數(shù)為i=在i個獨立方向上運動最少坐標數(shù)舉例：1、火車自由度為12、船只自由度：23、飛機自由度：3 能量均分定理一. 氣體分子自由度自由度：決定物體空間位置討論：火車在一個方向上自由運動用獨立坐標（ x， ）描述運動小結(jié)嚴格地說：決定物體空間位置的獨立坐標數(shù)。一般地說：可以在幾個獨立的方向上運動。討論：小結(jié)如：He，Ne可作質(zhì)點處理，因而只有平動。 t 平動自由度i = t =31.單原子分子如：He，Ne

5、i = t =31.單原子分子2. 雙原子分子如：O2 ， H2 ， CO C (x, y, z)0zx ylr = 2v = 1 總自由度： i = t + r + v = 6軸軸取向：距離 l 變化：v 振動自由度，（、）t =3 平動自由度，2. 雙原子分子如：O2 ， H2 ， CO C (x,3. 多原子分子 （multi-atomic molecule） 如：H2O，NH3 ，N：分子中的原子數(shù)i = t + r + v = 3Nr = 3 （ ， ，）0zx y軸C (x, y, z)v = 3N - 6 0zx y軸C (x, y, z)0zx y軸C (x, y, z)0zx

6、 y軸C (x, y, z)0zx y軸C (x, y, z)3. 多原子分子 （multi-atomic molecul二 . 能量均分定理一個平動自由度對應的平均動能為即： 能量均分定理。由于分子碰撞頻繁，平均地說，能量分配沒有任何自由度占優(yōu)勢。即：在溫度為T 的平衡態(tài)下，個自由度所對應的平均動能都等于二 . 能量均分定理一個平動自由度對應的平均動能為即： 對剛性分子（rigid molecule）：對剛性分子（rigid molecule）：一個分子平均內(nèi)能一摩爾分子內(nèi)能氣體分子內(nèi)能一個分子平均內(nèi)能一摩爾分子內(nèi)能氣體分子內(nèi)能二 熱容熱容：某物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱

7、量單位為J/K。定體熱容：體積不變時某物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱量定壓熱容：壓強不變時某物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱量定壓摩爾熱容：壓強不變時1mol物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱量定體摩爾熱容：體積不變時1mol物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱量二 熱容熱容：某物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出比熱容（比熱）：單位質(zhì)量物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱量,單位為J/Kkg。比定體熱容：體積不變時，單位質(zhì)量物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的熱量。比定壓熱容：壓強不變時，單位質(zhì)量物質(zhì)溫度升高（或降低）1度時所吸收（或放出）的