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5-练习册-第十二章 气体动理论

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第十二章气体动理论答案

第十二章气体动理论答案

一、选择题1．下列对最概然速率p v 的表述中，不正确的是（ ）（A ）p v 是气体分子可能具有的最大速率；（B ）就单位速率区间而言，分子速率取p v 的概率最大；（C ）分子速率分布函数()f v 取极大值时所对应的速率就是p v ；（D ）在相同速率间隔条件下分子处在p v 所在的那个间隔内的分子数最多。

答案：A2．有两个容器，一个盛氢气，另一个盛氧气，如果两种气体分子的方均根速率相等，那么由此可以得出下列结论，正确的是（ ）（A ）氧气的温度比氢气的高；（B ）氢气的温度比氧气的高； （C ）两种气体的温度相同；（D ）两种气体的压强相同。

答案：A 3．理想气体体积为 V ，压强为 p ，温度为 T . 一个分子 的质量为 m ，k 为玻耳兹曼常量，R 为摩尔气体常量，则该理想气体的分子数为：（A ）pV/m （B ）pV/(kT)（C ）pV/(RT) （D ）pV/(mT)答案：B4．有A 、B 两种容积不同的容器，A 中装有单原子理想气体，B 中装有双原子理想气体，若两种气体的压强相同，则这两种气体的单位体积的热力学能（内能）A U V ⎛⎫ ⎪⎝⎭和BU V ⎛⎫ ⎪⎝⎭的关系为 （ ） （A ）A B U U V V ⎛⎫⎛⎫< ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭；（B ）A B U U V V ⎛⎫⎛⎫> ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭；（C ）A BU U V V ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭；（D ）无法判断。

答案：A5.一摩尔单原子分子理想气体的内能（ ）。

（A ）32mol M RT M （B ）2i RT （C ）32RT （D ）32KT 答案：C二、简答题1.能否说速度快的分子温度高,速度慢者温度低,为什么?答案:不能，因为温度是表征大量分子热运动激烈程度的宏观物理量，也就是说是大量分子热运动的集体表现，所以说温度是一个统计值，对单个分子说温度高低是没有意义的。

2.指出以下各式所表示的物理含义:()()()()()RT i RT i kT i kT kT 252423232211ν 答案: （1）表示理想气体分子每个自由度所具有的平均能量（2）表示分子的平均平动动能（3）表示自由度数为的分子的平均能量（4）表示分子自由度数为i 的1mol 理想气体的内能（5）表示分子自由度数为i 的ν mol 理想气体的内能3. 理想气体分子的自由度有哪几种？答案: 理想气体分子的自由度有平动自由度、转动自由度。

大学物理第十二章气体动理论第6节 麦克斯韦气体分子速率分布律

大学物理第十二章气体动理论第6节 麦克斯韦气体分子速率分布律

解
m(H 2 ) m(O2 ) v p ( H 2 ) v p (O 2 )
vp (H2 ) 2 000m.s-1
2kT vp m
o
2 000
v/ ms
1
vp ( H 2 )
m( O 2 ) 32 4 v p (O 2 ) m( H 2 ) 2
vp (O2 ) 500m.s
f ( v)
dS
dN f ( v)dv dS N
v
第十二章 气体动理论
o
v v dv
概率密度
3
物理学
第五版
12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律
f (v)dv物理意义
表示在温度为 T 的平衡状态下，速 率在 v 附近单位速率区间 的分子数占总 数的百分比 .
f (v)dv 的物理意义：
表示速率在 v v dv 区间的分 子数占总分子数的百分比.
第十二章 气体动理论
4
物理学
第五版
12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律 麦克斯韦气体分子速率分布律 12-6
dN Nf ( v)dv 速率在 v v dv 内分子数： 速率位于 v1 v2区间的分子数： v2 N v N f (v)dv 1 速率位于 v1 v2 区间的分 f ( v)
-1
第十二章 气体动理论
17
f (v )
vp v v
2
第十二章 气体动理论
vp v 2 v
v
15
物理学
第五版
12-6 麦克斯韦气体分子速率分布律 麦克斯韦气体分子速率分布律 12-6
讨论 1 已知分子数 N ，分子质量 m ，分布函 数 f ( v) . 求 （1） 速率在 vp ~ v 间的分子 数；（2）速率在 vp ~ 间所有分子动能 之和 . 解 （ 1）

第十二章气体动理论-1

第十二章气体动理论-1
1
=-kT
2
1
题号：21011001分值：3分 难度系数等级：1
1mol刚性双原子分子理想气体的内能为
(A)5kT
2
5
(B)— RT
2
7
(D)-RT
2
答案：（B）
题号：21011002分值：3分 难度系数等级：1
根据能量均分定理，分子的每一自由度所具有的平均能量为
答案:
分值: 难度系数等级：1
质量为Mkg的理想气体，其分子的自由度为i,摩尔质量为
分值: 难度系数等级：3
有一瓶质量为M的非刚性双原子分子理想气体，摩尔质量为4,温度为T，则该瓶气 体的内能为
答案:
分值:
难度系数等级：3
分值: 难度系数等级：3
mol刚性分子的理想气体氨（NH3）,当其温度升高1K时，其内能的增加值为
分值：2分
难度系数等级:
分值:
难度系数等级：4
（760mmHg =1.013咒105Pa,空气分子可认为是刚性双原子分子）。
其中
N-----分子数
= 1.38X10- J .k-为玻耳曼常数。
v—物质的量
R =8.31 J mol」为摩尔气体常数。
n----分子数密度
253
(标况下n=2.69X10m
附: 理想气体的压强式:
1—2
P=—nmV
3
1
其中n-----分子的数密度。瓦=-mv2为ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ子的平均平动动能。
2
理想气体分子的平均平动动能瓦与温度T的关系式：（联立①②式）
2
答案:
分值: 难度系数等级：3
如果氢气和氦气的温度相同，摩尔数相同，那么这两种气体的平均动能也一定相同。

第十二章气体动理论题库

第十二章气体动理论题库

第十二章气体动理论第十二章气体动理论 (1)12.1平衡态理想气体物态方程热力学第零定律 (3)判断题 (3)难题（1题）中题（1题）易题（1题）选择题 (4)难题（1题）中题（1题）易题（1题）填空题 (5)难题（1题）中题（1题）易题（2题）计算题 (7)难题（1题）中题（2题）易题（2题）12.2物质的微观模型统计规律性 (13)判断题 (13)难题（0题）中题（0题）易题（0题）选择题 (14)难题（1题）中题（1题）易题（1题）填空题 (16)难题（0题）中题（1题）易题（1题）计算题 (17)难题（0题）中题（0题）易题（0题）12.3理想气体的压强公式 (19)判断题 (19)难题（0题）中题（0题）易题（2题）选择题 (20)难题（3题）中题（4题）易题（1题）填空题 (22)难题（0题）中题（4题）易题（3题）计算题 (24)难题（1题）中题（3题）易题（2题）12.4理想气体分子的平均平动动能与温度的关系 (28)判断题 (28)难题（0题）中题（0题）易题（3题）选择题 (29)难题（1题）中题（6题）易题（1题）填空题 (31)难题（5题）中题（6题）易题（3题）计算题 (36)难题（2题）中题（5题）易题（3题）12.5能量均分定理理想气体内能 (42)判断题 (42)难题（0题）中题（0题）易题（3题）选择题 (43)难题（0题）中题（2题）易题（1题）填空题 (44)难题（0题）中题（0题）易题（3题）计算题 (46)难题（1题）中题（1题）易题（1题）12.6麦克斯韦气体分子速率分布率 (49)判断题 (49)难题（0题）中题（1题）易题（2题）选择题 (50)难题（1题）中题（9题）易题（5题）填空题 (56)难题（2题）中题（5题）易题（7题）计算题 (60)难题（2题）中题（8题）易题（4题）12.8分子平均碰撞次数和平均自由程 (68)判断题 (68)难题（0题）中题（1题）易题（1题）选择题 (69)难题（1题）中题（4题）易题（2题）填空题 (71)难题（0题）中题（3题）易题（0题）计算题 (73)难题（1题）中题（1题）易题（3题）第十二章气体动理论12.1平衡态理想气体物态方程热力学第零定律判断题判断（对错）题每个小题2分；难题1201AAA001、如果容器中的气体与外界之间没有能量和物质的传递，则这种状态叫做平衡态………………………………………………………………………………………………（）解：○1考查的知识点：对平衡态概念的理解○2试题的难易度：难○3试题的综合性：12-1 平衡态○4分析：如果容器中的气体与外界之间没有能量和物质的传递，气体的能量也没有转化为其他形式的能量，气体的组成及其质量均不随时间变化，则气体的物态参量不随时间的变化这种状态叫做平衡态正确答案：（错误）中题1201AAB001、两系统达到热平衡时，两系统具有一个共同的宏观性质——温度………（）解：○1考查的知识点：对平衡态概念的理解○2试题的难易度：中○3试题的综合性：12-1--平衡态○4分析：平衡态的概念正确答案：（正确）易题1201AAC001、平衡态是一种动态平衡态…………………………………………………（）解：○1考查的知识点：对平衡态概念的理解○2试题的难易度：易○3试题的综合性：12-1--平衡态○4分析：平衡态的概念正确答案：（正确）选择题难题1201ABA001、处于平衡态的一瓶氮气和一瓶氦气的分子数密度相同，分子的平均平动动能也相同，则他们（）（A）温度、压强均不相同（B）温度、压强都相同（C）温度相同、但氦气压强小鱼氮气的压强（D）温度相同、但氮气压强小鱼氦气的压强解：○1考查的知识点：理想气体物态方程○2试题的难易度：难○3试题的综合性：综合运用了32kkTε=和p nkT=○4分析：理想分子气体的平均平动动能为32kkTε=仅与温度有关因此当分子的平均平动动能相同时，温度也相同，又由于理想气体物态方程p nkT=，分子数密度相同，所以气体的压强也相同正确答案：（C）中题1201ABB001、若理想气体的体积为V，压强为p，温度为T，一个分子的质量为m，k为玻尔兹曼常量，R为普适气体常量，则该理想气体的分子数为：（）（A）pV / m；（B）pV /（kT）；（C）pV /（RT）；（D）pV / （mT）．解：○1考查的知识点：理想气体物态方程○2试题的难易度：中○3试题的综合性：12-1理想气体物态方程的公式pV NkT=○4分析：理想气体物态方程的公式pV NkT=；式中N是体积V中的气体分子数，k 为玻尔兹曼常量，此题容易和另一个公式p nkT=混用，导致出错。

第十二章 气体动理论 习题解答

第十二章 气体动理论 习题解答
1
专业班级
12.5
学号
5
姓名
一容器内储有氧气，其压强为 1.01 10 Pa ，温度为 300K。求：
（1）气体分子的数密度； （2）氧气的质量密度； （3）氧气分子的平均平动能。 1.01 105 P 2.45 10 25 m 3 kT 1.38 10 23 300 32 10 3 M 25 （2）方法一: nm n 2.45 10 1.3kg / m3 （注意摩尔质量的单位）; 23 NA 6.02 10 解： （1） 物态方程 p nkT ，得 n
12.11 在常压下，把一定量的理想气体温度升高 50℃,需要 160J 的热量。在体积不变的情况 下，把此气体温度降低 100℃,将放出 240J 的热量，则此气体分子的自由度是_6_。 分析：本题为第十三章内容。 根据摩尔定体热容和摩尔定压热容公式： CV,m
dQ p i 2 dQV i R 和 C p,m R 得到 2 2 dT dT
m MP 32 10 3 1.01 105 m RT ，得到 1.3kg / m3 M V RT 8.31 300 3 3 （3）氧气分子的平均平动能： k kT 1.38 10 23 300 6.21 10 21 J 2 2 注意：物态方程中的参数都要使用国际单位，因此摩尔质量 M 的单位应该取 kg / mol ，例
专业班级
学号
§12.1~12.3
姓名
12.1 置于容器内的气体，如果气体内各处压强相等，或气体内各处温度相同，则这两种情 况下气体的状态 【B】 (A) 一定都是平衡态． (B) 不一定都是平衡态． (C) 前者一定是平衡态，后者一定不是平衡态． (D) 后者一定是平衡态，前者一定不是平衡态． 分析：一定量的气体，在不受外界的影响下，经过一定的时间，系统达到一个稳定的宏观 性质不随时间变化的状态称为平衡态.（第十二章复习提纲 P.5） 根据物态方程 pV RT 可知，当一定量的气体各处压强（或者温度）相等时，并不能保证 气体的体积和温度（或者压强）时时不变，因此不能说此时气体达到平衡态。 如果本题改为：一定量的气体，各处压强相同，并且各处温度也都相同，此时气体的体积 也就是确定的值，因此气体达到平衡态。 12.2 若理想气体的体积为 V，压强为 P，温度为 T，一个分子的质量为 m，k 为玻尔兹曼常 量，R 为普适气体常量，则该理想气体的分子数为【B】 （A）

第十二章 气体动理论

第十二章 气体动理论

1 2 v = v 3
2 x
1 ε k = mv2 2
理想气体压强公式： 第十二章：气体动理论
2 p = nε k 3
压强的物理意义
统计关系式 宏观可观测量
2 p = nε k 3
微观量的统计平均值
理想气体的压强公式是力学原理和统计方法相结合得出 的统计规律。
第十二章：气体动理论
理想气体分子平均平动动能与温度的关系
T = 273.15 + t
此外还包含：气体的质量，密度等
表示大量分子集体特征的物理量，可直接测量！ 第十二章：气体动理论
微观角度: 研究气体分子的热运动
质量 m 坐标 (x, y, z) 气体分子 的： 精确求解所有分子的运动方程？ 不可能！ 分子数目太大！ 相互作用复杂！ 不能直接观测！
v 速度 v
1 3 2 ε k = m v = kT 2 2
i ε = kT 2
分子的平均能量：
i 1 mol 理想气体的内能： E = N Aε = RT 2
第十二章：气体动理论
εk ∝ T
第十二章：气体动理论
方均根速率
1 3 2 ε k = m v = kT 2 2
vrms
3kT 3RT = v = = m M
2
气体分子的方均根速率和质量的平方根成反比
第十二章：气体动理论
注意
热运动与宏观运动的区别： 温度所反映的是分子的无规则运动，它和物体的整体 运动无关，物体的整体运动是其中所有分子的一种有 规则运动的表现. 当温度 T = 0 时，气体的平均平动动能为零，这时气 体分子的热运动将停止。然而，事实上绝对零度是不 可能达到的，因而分子的热运动是永不停息的。
单个分子遵循力学规律:

气体动理论习题答案

气体动理论习题答案气体动理论习题答案气体动理论是热力学的基础之一，它研究气体的性质和行为，涉及到很多习题和问题。

在学习过程中，我们常常会遇到一些难以解答的问题，因此有一份气体动理论习题答案的指导是非常有帮助的。

在本文中，我将为大家提供一些常见气体动理论习题的答案，希望能对大家的学习有所帮助。

1. 一个气体分子的平均动能与其温度成正比。

这一结论是根据哪个基本假设得出的？答案：这一结论是根据气体动理论的基本假设之一——理想气体分子是质点，其运动符合经典力学的运动规律，即分子之间相互无相互作用力，分子体积可以忽略不计。

2. 一个容器内有氧气和氮气两种气体，它们的分子质量分别为32g/mol和28g/mol。

假设两种气体的温度和压强相同，哪种气体的分子速率更大？答案：根据气体动理论，分子速率与分子质量成反比。

因此，氧气的分子速率更小，而氮气的分子速率更大。

3. 在一个密封的容器中，有两种气体A和B，它们的分子质量分别为16g/mol 和32g/mol。

气体A的分子数是气体B的两倍，两种气体的温度和压强相同。

那么，气体A的体积是气体B的几倍？答案：根据理想气体状态方程PV=nRT，气体的体积与分子数成正比。

由于气体A的分子数是气体B的两倍，所以气体A的体积也是气体B的两倍。

4. 一个容器中有氧气和氢气两种气体，它们的分子质量分别为32g/mol和2g/mol。

如果两种气体的温度和压强相同，哪种气体的密度更大？答案：根据理想气体状态方程PV=nRT，气体的密度与分子质量成正比。

因此，氧气的密度更大。

5. 一个容器中有两种气体，它们的摩尔质量分别为16g/mol和32g/mol。

如果两种气体的温度和压强相同，哪种气体的分子数更多？答案：根据理想气体状态方程PV=nRT，气体的分子数与摩尔质量成正比。

因此，摩尔质量较小的气体的分子数更多。

6. 一个容器中有氧气、氮气和二氧化碳三种气体，它们的分子质量分别为32g/mol、28g/mol和44g/mol。

5-气体动理论例题


dN m = 4π ⋅υ2 ⋅ e ⋅ dυ N 2πkT 4 1 1 = × × ×1 = 0.20% π 415 e

m 2 dN = N4π ⋅υ ⋅ e 2πkT = 6.02×1023 ×105 ×0.20% =1.204×1026（个）
N 个分子总平动动能为
3 −8 Nε = N ⋅ kT =10 J 2
一个容器内贮有氧气，其压强P=1.013×105pa，温 度 例题 3 一个容器内贮有氧气，其压强 × ， T=300K。求：（ ）单位体积内的分子数；（ ）氧气分子的 ；（2） 。 ：（1）单位体积内的分子数；（ 质量；（ ；（3）分子的平均平动动能。 质量；（ ）分子的平均平动动能。 解：由于容器中的压强不太大，温度不太低，氧气可当作理 由于容器中的压强不太大，温度不太低， 想气体来处理。 想气体来处理。 p 1.013×105 (1) p = nkT n = = = 2.45×1025 (m3 ) kT 1.38×10−23 ×300 （2）氧气分子的质量为 ）
m i 5 E = ⋅ RT = 0.3× ×8.31× 273 =1.70×103J M 2 2
• 例题 例题15
当温度为0℃ 当温度为 ℃时，试求：（ ）氧气分子的平均平 试求：（1） ：（
动动能和平均转动动能；（ ） × 动动能和平均转动动能；（2）4.0×10-3㎏氧气的内能以及 ；（ 当温度升高∆T=2K时氧气内能的增量 。 时氧气内能的增量∆E。 当温度升高 时氧气内能的增量 解：（1）氧气分子是双原子分子，自由度 ，其中平动 ：（ ）氧气分子是双原子分子，自由度i=5， 自由度t=3，转动自由度 自由度 ，转动自由度r=2
3
此时管内气体分子的数目； 这些分子的总平动动能。 求 (1) 此时管内气体分子的数目； (2) 这些分子的总平动动能。 解 (1) 由理想气体状态方程得

12章气体动理论


二、分子力
分子力是指分子之间存在的吸引或排斥的相互作 用力。它们是造成固体、液体、和封闭气体等许多物理
性质的原因。
吸引力——固体、液体聚集在一起； 排斥力——固体、液体较难压缩。 分子力 f 与分子之间的距离r有关。 存在一个r0——平衡位置 r= r0时，分子力为零 r < r 0分子力表现在排斥力 r > r0分子力表现在吸引力 r > 10 r0分子力可以忽略不计
2 x 2 y 2 z
1 1 1 1 2 2 2 m v x m v y m v z kT 2 2 2 2
结论：分子的每一个平动自由度上具有相同的平均平动动
能，都是kT/2 ，或者说分子的平均平动动能3kT/2是均匀地 分配在分子的每一个自由度上
推广：在温度为T 的平衡态下，分子的每一个转动自由度
12－5 能量均分定理 理想气体内能
一、自由度 确定一个物体的空间位置所需的独立 坐标数，常用i 表示。
(1)单原子分子： 可视为质点，确定其质心空 间位置需三个独立坐标。 故 自由度为3（i=3） 称为平动自由度 ， 如He、Ne等。
z
O
( He ) ( x, y, z )
x
y
(2) 刚性哑铃型双原子分子
单原子分子 双原子分子 三原子分子
练习：说明下列各式的物理含义
§12-4 麦克斯韦气体分子速率分布率 一、速率分布函数
1.分布的含义
人口按地域分布、按年龄分布
石油按储量分布等
例如，某城市人口按年龄分布：
N N
1% 5% 30% 35% 20% 4% 2% … 0 10 20 30 40 50 6 0 70 80 ∞
(1)揭示宏观现象的本质； (2)有局限性，与实际有偏差，不 可任意推广.

大物习题解答-大学物理习题答案(许瑞珍_贾谊明)-第12章 气体动理论

第十二章 气体动理论12－1 一容积为10L 的真空系统已被抽成1.0×10-5 mmHg 的真空，初态温度为20℃。

为了提高其真空度，将它放在300℃的烘箱内烘烤，使器壁释放出所吸附的气体，如果烘烤后压强为1.0×10-2 mmHg ，问器壁原来吸附了多少个气体分子?解：由式nkT p =，有3202352/1068.15731038.1760/10013.1100.1m kT p n 个⨯≈⨯⨯⨯⨯⨯==-- 因而器壁原来吸附的气体分子数为个183201068.110101068.1⨯=⨯⨯⨯==∆-nV N12－2 一容器内储有氧气，其压强为1.01⨯105 Pa ，温度为27℃，求：（l ）气体分子的数密度；（2）氧气的密度；（3）分子的平均平动动能；（4）分子间的平均距离。

（设分子间等距排列）分析：在题中压强和温度的条件下，氧气可视为理想气体。

因此，可由理想气体的物态方程、密度的定义以及分子的平均平动动能与温度的关系等求解。

又因可将分子看成是均匀等距排列的，故每个分子占有的体积为30d V =，由数密度的含意可知d n V ,10=即可求出。

解：（l ）单位体积分子数325m 1044.2-⨯==kT p n（2）氧气的密度3m kg 30.1-⋅===RT pM V m ρ（3）氧气分子的平均平动动能J 1021.62321k -⨯==kT ε（4）氧气分子的平均距离m1045.3193-⨯==n d12－3 本题图中I 、II 两条曲线是两种不同气体（氢气和氧气）在同一温度下的麦克斯韦分子速率分布曲线。

试由图中数据求：（1）氢气分子和氧气分子的最概然速率；（2）两种气体所处的温度。

分析：由M RT v /2p =可知，在相同温度下，由于不同气体的摩尔质量不同，它们的最概然速率p v 也就不同。

因22O H M M <，故氢气比氧气的p v 要大，由此可判定图中曲线II 所标13p s m 100.2-⋅⨯=v 应是对应于氢气分子的最概然速率。

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第十二章 气体动理论§12-1 平衡态 气体状态方程【基本内容】热力学：以观察和实验为基础，研究热现象的宏观规律，总结形成热力学三大定律，对热现象的本质不作解释。

统计物理学：从物质微观结构出发，按每个粒子遵循的力学规律，用统计的方法求出系统的宏观热力学规律。

分子物理学：是研究物质热现象和热运动规律的学科，它应用的基本方法是统计方法。

一、平衡态 状态参量1、热力学系统：由大量分子组成的宏观客体（气体、液体、固体等），简称系统。

外界：与系统发生相互作用的系统以外其它物体（或环境）。

从系统与外界的关系来看，热力学系统分为孤立系统、封闭系统、开放系统。

'2、平衡态与平衡过程平衡态：在不受外界影响的条件下，系统的宏观热力学性质（如P 、V 、T ）不随时间变化的状态。

它是一种热动平衡，起因于物质分子的热运动。

热力学过程：系统从一初状态出发，经过一系列变化到另一状态的过程。

平衡过程：热力学过程中的每一中间状态都是平衡态的热力学过程。

3、状态参量系统处于平衡态时，描述系统状态的宏观物理量，称为状态参量。

它是表征大量微观粒子集体性质的物理量（如P 、V 、T 、C 等）。

微观量：表征个别微观粒子状况的物理量（如分子的大小、质量、速度等）。

二、理想气体状态方程1、气体实验定律（1）玻意耳定律： |一定质量的气体，当温度保持不变时，它的压强与体积的乘积等于恒量。

即PV =恒量，亦即在一定温度下，对一定量的气体，它的体积与压强成反比。

（2）盖.吕萨克定律：一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积与热力学温度成正比。

即VT=恒量。

（3）查理定律：一定质量的气体，当体积保持不变时，它的压强与热力学温度成正比，即PT=恒量。

气体实验定律的适用范围：只有当气体的温度不太低（与室温相比），压强不太大（与大气压相比）时，方能遵守上述三条定律。

2、理想气体的状态方程 （1）理想气体的状态方程在任一平衡态下，理想气体各宏观状态参量之间的函数关系；也称为克拉伯龙方程MPV RT RT νμ==<（2）气体压强与温度的关系P nkT =玻尔兹曼常数23/ 1.3810A k R N -==⨯J/K ；气体普适常数8.31/.R J mol K =阿伏加德罗常数236.02310/A N mol =⨯质量密度与分子数密度的关系nm ρ=分子数密度/n N V =，ρ气体质量密度，m 气体分子质量。

三、理想气体的压强1、理想气体微观模型的假设（a ）分子本身的大小比起它们之间的距离可忽略不计，可视为质点。

-（b ）除了分子碰撞瞬间外，分子之间的相互作用以忽略；因此在相邻两次碰撞之间，分子做匀速直线运动。

（c ）分子与分子之间或分子与器壁间的碰撞是完全弹性的。

理想气体可看作是由大量的、自由的、不断做无规则运动的，大小可忽略不计的弹性小球所组成。

大量分子构成的宏观系统的性质，满足统计规律。

统计假设：（a ）分子按位置的分布是均匀的，即分子沿空间各个方向运动的数目相等。

（b ）分子按速度方向的分布是均匀的，即分子沿空间各个方向运动的机会相等。

2、理想气体的压强21233t P nmv n ε==（a ）分子的平均平动动能：212t mv ε=*（b ）压强的统计意义：压强是大量气体分子对器壁碰撞而产生的。

它反映了器壁所受大量分子碰撞时所给冲力的统计平均效果。

四、理想气体的温度1、分子平均平动动能与温度的关系（理想气体温度公式）21322t mv kT ε==（a ）温度的微观本质和统计意义：理想气体的温度是气体分子平均平动动能的量度。

气体的温度越高，分子的平均平动动能就越大；分子的平均平动动能越大，分子热运动的程度越激烈。

因此，可以说温度是表征大量分子热运动激烈程度的宏观物理量，是大量分子热运动的集体表现。

与压强一样，温度也是一个统计量。

对个别分子，说它有多少温度是没有意义的。

（b ）不同种类的两种理想气体，只要温度T 相同，则分子的平均平动动能相同；反之，当它们的分子的平均平动动能相同时，则它们的温度一定相同。

2、方均根速率方均根速率：气体分子热运动时，一个与速度有关的平统计均值=五、分子间的碰撞.1、平均碰撞频率任意一个分子单位时间内与其它分子的平均碰撞次数，称为平均碰撞频率。

2Z d vn =d ：分子有效直径，v ：分子平均速率，n ：分子数密度。

2、平均自由程在平衡状态下，由于分子碰撞的随机性，一个分子在连续两次碰撞之间所经过的直线路程（即自由程）不尽相同，将各段自由程取平均值，即为平均自由程，以λ表示。

v Z λ== 六、能量均分定理1、自由度决定物体在空间位置所需要独立坐标的数目，称为该物体的自由度。

]2在温度为T 的平衡态下，气体分子每个自由度的平均动能均为12kT 。

分子的平均动能：2k ikT ε=%* 注意平均动能、平均平动动能、平均转动动能的区分3、内能及内能的改变量物体的内能：任何宏观物体（气体、液体、固体）除了整体作宏观运动而具有机械能外，物体内部由于分子、原子的运动所具有的能量，叫做物体的内能；从微观角度来看，系统的内能包括分子热运动能量、分子间的相互作用势能，分子和原子内部运动的能量，以及电场能和磁场能等。

在温度不太高的情况下，对一定质量的气体分子组成的系统，内能是系统内分子热运动动能和分子间相互作用势能的总和；系统内能是温度（T ）和体积（V ）的函数，即：(,)E E T V =。

理想气体的内能：组成系统的所有分子的热运动的总动能之和。

22i iE NkT RT ν== 理想气体的内能E 是温度的单值函数：()E E T =内能的改变量：决定于系统的始未状态，与系统经历的过程无关。

2iE R T ν∆=∆物体的内能不同于机械能，物体的内能和机械能之间可以互相转换。

?【典型例题】【例12-1】某容器内装有质量为0.1kg 、压强为10atm 、温度为470C 的氧气。

因容器漏气，一段时间后，压强减少为原来的5/8，温度为270C 。

求：（1）容器的体积；（2）漏出了多少氧气。

【解】 根据理想气体的状态方程漏气前状态：)(102.8331111111m P T R M V RT M V P -⨯==⇒=μμ漏气后状态：)(1066.63222222kg RT V P M RT M V P -⨯==⇒=μμ)(4.3321kg M M M =-=∆【例12-2】图例12-2所示容器内，当左边容器温度增到50C ，右边气体增到300C 时，中央水银是否会移动如何移动 【解】 由理想气体的状态方程，在初始状态： ？左边气体：1111RT M V P μ= 《右边气体：2222RT M V P μ=水银处于中央平衡位置时：1212,P P V V ==由以上各式可求：1221M T M T = 对未状态：左边气体：'11'1'1RT M V P μ=右边气体：'22'2'2RT M V P μ=平衡时：'1'2P P =由以上各式得： '''11121'''222122932780.98471273303V M T T T V M T T T ===⨯=<故水银向左边移动少许。

【例12-3】有3210-⨯m 3的刚性双原子理想气体，内能为26.7510⨯J 。

（1）求该气体的压强；（2）设分子总数为235.410⨯个，求分子的平均平动动能及气体的温度。

【解】 （1）由理想的的压强、内能和温度的关系P nkT =、2iE NkT =得： ！52 1.3510EP iV==⨯（Pa ）（2）分子的平均平动动能为：3/2t kT ε=，故：21537.510()25t E E NkT J N ε-=⇒==⨯ 2362()5E T K NkT==【例12-4】容器内有1mol 的氮气，压强为1.33Pa ，温度为70C.求：（1）1m 3氮气的分子数；（2）容器中氮气的密度；（3）1m 3氮气中，分子的总平动动能。

【解】 视氮气为刚性双原子分子：3t =、2r =，5i = （1）1m 3氮气的分子数：203.4410PVP nkT n kT=⇒==⨯个 例12-2图0 度 氮气 氦气0 度（2）容器中N 2的密度：MPV RT μ=531.610(/)M P kg m V RTμρρ-=⇒==⨯（3）1m 3氮气（N 2）气中，分子的总平动动能333222k NkT RT PV εν===32()2k PV J ε⇒=≈】【分类习题】一、选择题1．一个容器内贮有1mol 氢气和1mol 氦气，若两种气体各自对器壁产生的压强分别为p 1和p 2，则两者的大小关系是[ ]（A ） p 1＞p 2 . （B ） p 1＜p 2 . （C ） p 1= p 2 . （D ）不确定的. 2．关于温度的意义，有下列几种说法： （1）气体的温度是分子平动动能的量度.（2）气体的温度是大量气体分子热运动的集体表现，具有统计意义. （3）温度的高低反映物质内部分子运动剧烈程度的不同. （4）从微观上看，气体的温度表示每个气体分子的冷热程度. 上述说法中正确的是[ ]:（A ）（1）、（2）、（4） . （B ）（1）、（2）、（3） . （C ）（2）、（3）、（4） . （D ）（1）、（3）、（4） .3．一容器内装有N 1个单原子理想气体分子和N 2个刚性双原子理想气体分子，当该系统处在温度为T 的平衡态时，其内能为[ ]（A ）（N 1+N 2) [(3/2)kT+(5/2)kT]. （B ）(1 /2 ) (N 1+N 2) [(3/2)kT+(5/2)kT]. （C ）N 1(3/2)kT+ N 2(5/2)kT. （D ）N 1(5/2)kT+ N 2(3/2)kT. 4．温度、压强相同的氦气和氧气，分子的平均动能ε和平均平动动能w 正确的是[ ] (A) ε和w 都相等。

(B) ε相等，而w 不等。

(C) w 相等，而ε不相等。

(D) ε和w 都不相等。

5、下列各式中哪一式表示气体分子的平均平动动能（试中M 为气体的质量，m 为气体分子的质量，N 为气体分子的总数目，n 为气体分子数密度，0N 为阿伏伽得罗常数）[ ]（A ）PV M m 23 （B ）PV M M 23 （C ）nPV 23 （D ）PV N MM023 :6、理想气体的内能是状态的单值函数,下面对理想气体内能的理解错误的是[ ](A) 气体处于一定状态，就具有一定的内能； (B) 对应于某一状态的内能是可以直接测量的；(C) 当理想气体的状态发生变化时，内能不一定随之变化； (D) 只有当伴随着温度变化的状态变化时，内能才发生变化；7．一容器贮有某种理想气体，其分子平均自由程为0，当气体的热力学温度降到原来的一半，但体积不变，分子作用球半径不变，则此时平均自由程为[ ]（A ）0 / 2. （B ）0 . （C ）2 0. （D ）0 /2. 8．气缸内盛有一定量的氢气（可视作理想气体），当温度不变而压强增大一倍时，氢气分子的平均碰撞次数Z 和平均自由程λ的变化情况是[ ]（A ）Z 和λ都增大一倍. （B ）Z 和λ都减为原来的一半.（C ）Z 增大一倍而λ减为原来的一半. （D ）Z 减为原来的一半而λ增大一倍.…9．在一个容积不变的容器中，储有一定量的理想气体，温度为0T 时，气体分子的平均速率为0v ，分子平均碰撞次数为0Z ，平均自由程为0λ。