理想氣體的壓強、溫度的微觀意義.ppt
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1,第七章,氣體動理論,2,熱力學(xué)系統(tǒng):熱力學(xué)的研究對象稱為熱力學(xué)系統(tǒng),是由大量剛性分子構(gòu)成的質(zhì)點系,采取統(tǒng)計平均的方法研究其熱運動宏觀微觀關(guān)系及規(guī)律。,熱平衡態(tài):在外界條件一定的情況下,系統(tǒng)內(nèi)部各處均勻一致,宏觀性質(zhì)不隨時間t改變。,當A、B分別與C達到熱平衡態(tài)時,A、B也必然達到熱平衡態(tài),熱平衡的這種傳遞性稱為熱力學(xué)第零定律。它們具有共同的、穩(wěn)定的宏觀性質(zhì),稱為溫度。,溫標:用于衡量溫度高低,有熱力學(xué)溫標、攝氏溫標、華氏溫標。,3,理想氣體處于熱平衡態(tài)下時,各狀態(tài)參量之間的關(guān)系。,1.什么是理想氣體,理想氣體是一種理想化的模型,它的模型有兩種。,宏觀模型,溫度不太低,壓強不太高,微觀模型,分子間的作用力不計,分子的體積不計,兩種模型是等價的,當氣體的壓強較低時,氣體較稀薄,分子間的距離較大,則分子間的作用力可忽略不計,且分子間的距離遠遠大于分子本身的線度,分子的體積也可忽略不計。,4,2.狀態(tài)參量的含義,(1)壓強P,從力學(xué)角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。氣體分子作用于單位面積的壓力。,國際單位:牛頓/米2,Nm-2,帕(Pa),1Pa=1Nm-2,常用單位大氣壓,atm:1atm=1.013105Pa,其它單位:托,Torr1Torr=1mmHg=1.333102Pa,5,國際單位:米3,m3,常用單位:升,l1m3=103l,(3)溫度T:從熱學(xué)角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。國際單位:絕對溫標T開,k常用單位:攝氏溫標t度,,(4)物質(zhì)的量:摩爾數(shù),氣體質(zhì)量,摩爾質(zhì)量,(2)體積V氣體分子活動的空間體積。對于理想氣體分子大小不計,分子活動的空間體積就是容器的體積。,單位:摩爾,mol,6,(5)普適氣體恒量R,1摩爾氣體在標準狀態(tài)下:,或,1摩爾的氣體含有NA=6.0231023個分子。NA稱為阿弗加德羅常數(shù)。,7,.理想氣體,.處在熱平衡態(tài),理想氣體狀態(tài)方程適用條件,理想氣體狀態(tài)方程:單位要配套使用,8,例1:一氧氣瓶盛有體積為V1=30l,壓強為P1=130atm的氧氣,若壓強下降到P2=10atm,就應(yīng)停止使用重新灌氣,有一車間每天用掉P3=1atm、V3=40l的氧氣,問這瓶氧氣能用幾天?設(shè)使用中溫度不變。,解:由理想氣體狀態(tài)方程:,原氧氣瓶內(nèi)質(zhì)量,氧氣瓶剩余質(zhì)量,每天使用氧氣質(zhì)量,使用的天數(shù),使用的天數(shù),9,1.氣體的微觀動力學(xué)模型,從氣體分子運動論出發(fā)運用力學(xué)規(guī)律和統(tǒng)計平均方法,解釋氣體的宏觀現(xiàn)象和規(guī)律,并建立宏觀量與微觀量之間的關(guān)系。,1.氣體是由大量剛性分子(或原子)組成,分子在不停地作無規(guī)則的熱運動。(小剛體模型),2.分子之間只在發(fā)生碰撞時才發(fā)生相互作用,而且是完全彈性碰撞,服從牛頓力學(xué)規(guī)律。,10,利用上述觀點,若氣體系統(tǒng)中有N個分子,每個分子質(zhì)量為m0,氣體質(zhì)量m=Nm0摩爾質(zhì)量M=NAm0,壓強P可以表示為,令:n表示分子數(shù)密度,,k表示玻爾茲曼常數(shù),得到:p=nkT,11,壓強是由于大量氣體分子對容器壁碰撞的結(jié)果。,例如:籃球充氣后,球內(nèi)產(chǎn)生壓強,是由大量氣體分子對球壁碰撞的結(jié)果。,2、壓強的統(tǒng)計解釋,可以由以下的假設(shè)導(dǎo)出氣體的壓強公式:,1、分子在容器中運動服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律。2、除碰撞的瞬間外,分子與容器壁無相互作用,分子之間無相互作用。3、氣體分子與容器壁,氣體分子之間的碰撞是彈性碰撞。,12,分子在x方向的平均速度:,由于分子沿x軸正向和x軸負向的運動概率是相同的,因此,在x方向上分子的平均速度為0。,同樣有,分子速度在x方向的平方平均值:,統(tǒng)計學(xué)假設(shè):,13,同理,分子速度在y、z方向的平方平均值:,由于分子在x、y、z三個方向上沒有哪個方向的運動占優(yōu)勢,所以,分子的三個速度平方平均值相等。,分子速度的平方平均值為:,14,則,設(shè)長方形容器的邊長分別為x、y、z。體積為V,其中有N個分子,分子的質(zhì)量為m0,視為彈性小球。,單位體積內(nèi)的分子數(shù)n:,15,1.跟蹤一個分子,某一時刻的速度為v,在x方向的分量為vx。,2.分子以vx向A1面碰撞,并以-vx彈回,分子受A1面的沖量,由牛頓第三定律,A1面受到分子的沖量為:,16,3.分子與A2面發(fā)生碰撞后,又與A1面發(fā)生碰撞,相繼兩次對A1面碰撞所用的時間:,單位時間內(nèi)對A1面的碰撞次數(shù)為:,4.單位時間一個分子對A1面的沖量(即平均沖力)為:,17,5.容器內(nèi)N個分子對器壁的平均沖力為:,6.A1面受到的壓強為:,體積V為:,則壓強,上下同乘N得,18,由,和,壓強公式:,分子平均平移(動)動能:,壓強公式又可表示為:,19,1.壓強是由于大量氣體分子碰撞器壁產(chǎn)生的,它是對大量分子統(tǒng)計平均的結(jié)果。對單個分子無壓強的概念。,2.壓強公式體現(xiàn)了宏觀量壓強P與微觀氣體分子運動之間的關(guān)系。,3.分子數(shù)密度越大,壓強越大。分子運動得越激烈,壓強越大。,20,壓強公式解釋了宏觀的壓強與微觀的氣體分子運動之間的關(guān)系。,與,溫度公式:,比較有,1.溫度是對大量分子熱運動的統(tǒng)計平均結(jié)果,對個別分子溫度無意義。2.分子運動得越激烈,溫度越高。溫度是分子平均平移(動)動能的標志。,3、溫度的統(tǒng)計意義,21,4.由溫度公式可計算某一溫度下氣體的方均根速率。,3.不同氣體溫度相同,平均平動動能相同。,例:求27C的空氣方均根速率。(空氣的摩爾質(zhì)量為29g/mol),解:,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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- 理想氣體 壓強 溫度 微觀 意義
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