第九章温度和气体动理论_34604444详解
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气体动理论(kinetic theory of gases)是19世纪中叶建立的以气体热现象为主要研究对象的经典微观统计理论。
气体由大量分子组成,分子作无规则的热运动,分子间存在作用力,分子的运动遵循经典的牛顿力学。
根据上述微观模型,采用统计平均的方法来考察大量分子的集体行为,为气体的宏观热学性质和规律,如压强、温度、状态方程、内能、比热以及输运过程(扩散、热传导、黏滞性)等提供定量的微观解释。
气体动理论揭示了气体宏观热学性质和过程的微观本质,推导出宏观规律,给出了宏观量与微观量平均值的关系。
它的成功印证了微观模型和统计方法的正确性,使人们对气体分子的集体运动和相互作用有了清晰的物理图像,标志着物理学的研究第一次达到了分子水平。
温度温标1.1、温度定义:表示物体冷热程度的物理量2、摄氏温标是一种确定的温度的标准。
标准大气压下,冰水混合物的温度为0℃,把标准大气压下沸水的温度定为100℃。
2.液体温度计的原理:液体的热胀冷缩原理结构:一根内径均匀的密封细玻璃管,和一个盛有液体的玻璃泡(主要是水银、酒精和煤油。
)最小分度:1℃使用:①估计被测物体温度,选择合适量程和最小分度的温度计②测量时,温度计的玻璃泡要与被测物体充分接触③温度计的玻璃泡不能接触容器的侧壁与底部④待示数稳定有读数⑤读数时,温度计不能离开被测物体⑥眼睛的视线应与温度计内的液面相平⑦记录数值和单位温度计的工作液体不选用水。
因为水的热胀冷缩有反常现象,在同样受热与遇冷时,水的温度变化小。
第一支温度计是伽利略发明的气体温度计,根据气体的热胀冷缩原理制成。
当温度升高,液面下降,与常用温度计相反。
3.体温计结构:玻璃泡与细玻璃管的连接处有一段细弯管量程:35℃~42℃最小分度:0.1℃使用:读数时,温度计可以离开人体。
但使用前必须用力甩几下。
4.物质是由分子组成的。
5.分子是在不停地做无规则运动的。
温度越高,分子运动就越激烈。
分子的运动跟物体的温度有关,叫做分子热运动。
6.分子间的相互作用力(斥力和引力):当分子间距离变大时,分子间相互作用力减小,但表现为引力当分子间距离变小时,分子间相互作用力增大,但表现为斥力基本考点一:知道摄氏温标定标的规定,学会使用温度计和体温计。
宏观解释:表示物体的冷热程度;微观解释:表示分子作无规则运动的剧烈程度。
测量仪器:温度计。
测量体温的仪表:体温计。
摄氏温标:定义在一个标准大气压下,冰水共存物(冰水混合物)的温度为零摄氏度(0℃),一个标准大气压下,沸水的温度为 100摄氏度(100℃)。
基本考点二:扩散:不同的物质在相互接触时,彼此进入对方的现象。
扩散现象可以在气体、液体和固体之间进行。
大量实验事实表明:一切物体的分子都在不停地做无规则的运动。
气体动理论知识点总结气体动理论是研究气体的微观运动状态及宏观性质的一门物理学理论,是现代物理学中较为重要的分支之一。
气体动理论不仅对实际问题的探究有着重要的作用,它的理论体系及方法也为其他学科提供了有力的支持。
下面将围绕着气体运动状态、气体的性质以及气体的热力学定律三个方面,介绍气体动理论中的相关知识点。
一、气体运动状态气体动理论认为,气体分子的运动状态决定了气体的宏观控制状态。
因此,研究气体分子的运动状态对于了解气体的性质及可控性具有重要的意义。
1.分子移动气体分子无序地、自由地运动,并且分子的速度是高度非一致性的。
分子的速度与温度、分子的种类有关。
分子受温度影响,速度随温度的升高而增加。
2.分子运动轨迹气体分子在空间中做无规则运动,但可以将其平均运动速度视为直线运动。
分子的运动具有随机性,在时间、位置上无法精确定位。
3.分子碰撞气体分子之间存在碰撞,碰撞时能量和动量都会发生变化,同时碰撞前和碰撞后分子的速度方向也会发生改变。
二、气体的性质气体的性质不仅涉及气体的物理状态,还涉及气体的化学性质,气体与其他物质的相互作用,气体的电学性质等方面,其中,最为重要的性质包括以下几个方面:1.流动性:气体具有流动性,能够流动并具有一定的流动性质。
2.扩散性:气体分子具有无序运动状态,具有自由的运动方式。
在一定条件下,气体分子能够通过物质间的空隙扩散到其他区域。
3.压缩性:气体分子间的间隔较大,气体分子之间的相互作用力较弱,分子之间可以变形并发生相对位移,气体具有较好的压缩性。
4.热膨胀性:在一定温度下,气体分子具有较大的运动能,随着温度的升高,气体分子之间的反向作用力会减小,会引起体积的增加。
5.气体的状态方程:气体在不同温度下具有不同的压强、体积关系,可以利用理想气体状态方程(P V/ nRT)来描述气体的状态。
三、气体的热力学定律气体动理论依据物理实验,建立了气体的热力学学说体系,包括状态方程、热力学过程、热力学定律等。
第1讲 温度和气体分子运动论§1。
1 温度1.1.1、平衡态、状态参量温度是表示物体冷热程度的物理量。
凡是跟温度有关的现象均称为热现象。
热现象是自然界中的一种普遍现象。
热学是研究热现象规律的科学。
热学研究的对象都是由大量分子组成的宏观物体,称为热力学系统或简称系统。
在不受外界影响的条件下,系统的宏观性质不再随时间变化的状态称为平衡态,否则就称为非平衡态。
可见系统平衡态的改变依赖于外界影响(作功、传热)。
系统处于平衡态,所有宏观物理都具有确定的值,我们就可以选择其中几个物理量来描述平衡态,这几个量称为状态参量。
P 、V 、T 就是气体的状态参量。
气体的体积V 是指盛放气体的容器的容积,国际单位制中,体积的单位是m 3。
1m 3=103L=106cm 3气体的压强P 是气体作用在容器的单位面积器壁上的平均压力,单位是p a 。
1atm=76cmHg=1.013⨯105p a1mmHg=133.3p a1.1.2、 温标温度的数值表示法称为温标。
建立温标的三要素是:1、选择某种物质的一个随温度改变发生单调显著变化的属性来标志温度,制作温度计。
例如液体温度计T(V)、电阻温度计T(R)、气体温度计T(P)、T(V)等等。
这种选用某种测温物质的某一测温属性建立的温标称为经验温标。
2、规定固定点,即选定某一易于复现的特定平衡态指定其温度值。
1954年以前,规定冰点为0℃,汽点为100℃,其间等分100份,从而构成旧摄氏温标。
1954年以后,国际上选定水的三相点为基本固定点,温度值规定为273.16K 。
这样0℃与冰点,100℃与汽点不再严格相等,百分温标的概念已被废弃。
3、规定测温属性随温度变化的函数关系。
如果某种温标(例如气体温度计)选定为线性关系,由于不同物质的同一属性或者同一物质的不同属性随温度变化的函数关系不会相同,因而其它的温标就会出现非线性的函数关系。
1.1.3、理想气体温标定容气体温度计是利用其测温泡内气体压强的大小来标志温度的高低的。