§1.6 理想气体微观描述的初级理论
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理想气体微观模型的三个条件嘿,伙计们!今天我们要聊聊理想气体的微观模型,这个话题可是相当有趣呢!咱们先来搞清楚什么是理想气体吧。
理想气体就是指在忽略分子间作用力、不考虑分子大小的情况下,把所有气体看作一个整体,这样我们就可以用一些简单的公式来描述它们的行为了。
那么,理想气体的微观模型有哪些条件呢?别急,我们一条一条地来说。
咱们得知道理想气体的三个基本定律:第一定律,也叫能量守恒定律;第二定律,也叫热力学第一定律;第三定律,也叫熵增原理。
这三个定律可是理想气体微观模型的基础哦!有了这些基础,我们才能更好地理解理想气体的行为。
接下来,我们来说说第一个条件:分子间无相互作用力。
这个条件的意思是,理想气体中的每个分子都独立地存在,它们之间没有相互吸引或排斥的作用。
这就好像一群小孩子在玩捉迷藏,每个人都可以自由地躲藏起来,不会因为别人的存在而受到影响。
当然啦,这个条件其实是非常简化的,实际情况下气体分子之间还是会有一些微小的相互作用的,但在这个模型里我们就忽略这些细节啦。
第二个条件:分子间无相对速度。
这个条件的意思是,理想气体中的每个分子都是静止不动的,它们之间没有相对运动。
这就好比在一个房间里,大家都站得很稳,不会因为别人的动作而摇晃。
当然啦,这个条件也是非常简化的,实际上气体分子之间还是会有相对运动的,但在这个模型里我们就忽略这些细节啦。
第三个条件:分子质量分布均匀。
这个条件的意思是,理想气体中每个分子的质量都是相等的,而且分布在整个气体中是均匀的。
这就好像在一个班级里,每个同学的成绩都是一样的,而且成绩分布也是均匀的。
当然啦,这个条件也是非常简化的,实际上气体分子的质量和分布还是会有差异的,但在这个模型里我们就忽略这些细节啦。
现在我们已经知道了理想气体微观模型的三个条件,接下来我们就要用这些条件来构建我们的模型了。
我们要用能量守恒定律来描述气体的能量变化。
这个定律告诉我们,气体的总能量是不变的,既不能被创造出来,也不能被消灭掉。
理想气体微观描述的初步理论3
理想气体微观描述的初步理论3 1
温度的微观意义
2
气体分子的方均根速率
从微观上理解,温度是平衡态系统的微观粒子热运动程度强弱的度量。
p n k T
=23t p n ε=21322
t m kT ε==v 分子热运动平均平动动能与绝对温度成正比。
绝对温度越高,分子热运动越剧烈。
绝对温度是分子热运动剧烈程度的度量,这是温度的微观意义所在。
1.是分子杂乱无章热运动的平均平动动能,它不包括整体
定向运动动能。
说明2.粒子的平均热运动动能与粒子质量无关,而仅与温度有关。
思考题: 容器作匀速直线运动时,气体的温度改变吗(为什么?)
1. 温度的微观意义
2. 气体分子的方均根速率
分子的方均根速率
233rm s m
k T R T m M ===v v 例:试求T =273K 时氢分子的方均根速率v rms 及空气分子的方均根速率v rms
解:1313338.31273m s 1.8410m s 210
rms m RT M ---⨯⨯==⋅=⨯⋅⨯v 1'1338.31273m s 486m s 2910rms
---⨯⨯=⋅=⋅⨯v 氢分子的方均根速率
空气分子的方均根速率
21322
t m kT ε==v 温度的微观意义:分子热运动平均平动动能与绝对温度成正比。
绝对温度越高,分子热运动越剧烈。
绝对温度是分子热运动剧烈程度的度量。
分子的方均根速率
233rm s m
k T R T m M ===v v 谢谢大家!。
简述理想气体微观模型理想气体微观模型是一种受物理学原理支配的物理概念模型,它旨在根据物理原理来研究气体状态。
这种理论模型由库伦定律以及热力学耦合函数组成,并且假定气体分子具有巴氏折射系数,以及遵循平衡统计力学规律的模型。
理想气体的状态受温度、压强和体积的影响,可以用库伦定律关系表示。
库伦定律由下面的公式表示:pV=nRT,其中p为气体的压强,V为气体的体积,n为物质的数量,R为气体常数,T为绝对温度。
在添加了固体及液体因素后,理想气体微观模型就可以解释气体及液体固体中系统所处的状态。
该模型可以以“热力学耦合函数”的形式进行表述:U=U(U,V,P),其中U为总能函数、V为系统的体积和P为系统的压力。
这说明,任何系统的总能函数都只能通过系统的体积和压力来表示。
此外,理想气体也使用了巴氏折射系数的概念,其中用来表示气体的折射系数R′,它可以提供对化学反应中气体状态的重要概念。
该表述表明,随着温度的增加,折射系数也会增加。
这表明,折射率的改变可以促进气体的状态变化。
同样,尽管折射系数在液态系统中是常量,但在理想气体系统中,折射系数随着压力和温度变化而变化,这种情况仍是有效的。
另外,理想气体微观模型还使用平衡统计力学的定律,来研究气体的状态。
这些定律的意义在于,当某种物质处于平衡状态时,它的分子、原子或离子的分布式将满足某种统计力学规律。
这些规律可以利用来确定气体状态,包括内部能量、压强、温度等参数。
总之,理想气体微观模型是一种受物理原理支配的物理概念模型,它利用库伦定律、折射系数及平衡统计力学规律来研究气体状态。
这种模型提供了一个完整的气体理论框架,可以用来推导、模拟和预测气体的状态。
理想气体微观描述的初步理论2理想气体微观描述的初步理论2 1理想气体的压强公式2气体分子平均平动动能3理想气体物态方程的另一种形式1. 理想气体压强公式假定,长方体容器的单位体积中均各有n /6个分子以平均速率向 6个方向运动,因而在单位时间内垂直碰撞在单位面积器壁上的分子数为z y x ±±±,,16n v早在1738年,伯努利(D .Bernoulli)就设想气体压强来自粒子碰撞器壁所产生的冲量,在历史上首次建立了分子理论的基本概念。
器壁所受到的气体压强是单位时间内大数分子频繁碰撞器壁所给予单位面积器壁的平均总冲量。
与推导气体分子碰壁数一样,也可采用不同近似程度的模型来推导理想气体压强公式。
若每个分子与器壁碰撞是完全弹性的,每次碰撞产生的动量改变 (即向器壁施予 的冲量)2m -v 2m v 所受到的平均冲量面积器壁时间内A t ∆∆1[][2]6n A t m =∆∆⨯v v 故211()2()63p n m nm =⋅=v v v 22≈v v注意:用较严密的方法所得到的气体压强公式仍然是213p nm =v21()3p nm ≈v(克劳修斯)说明 1.平衡态,统计结果2. 分子间碰撞不影响 ?3. 速度分布2?=v 4.u 另一模型下压强公式推导:对任意形状容器,计算气体分子施于器壁的宏观压强.首先,考虑单个分子在一次碰撞中对面积元d S 的作用.ixm v 2)2(d d ix ix i m S t n v v 第二步,计算d t 时间内速度为的分子施于器壁的冲量.i v第三步,所有速度求和,得到各种速度的分子在d t 内对器壁面积元d S 的总冲量.∑=iixi t S mn I d d 2d 2v xd Sv i v ix d tv i d t( v ix >0 )∑=iixi tS mn d d 2v222i ixi ixiixn N nN==∑∑vvv 222231vv v v ===zyx213p nm =v第四步,气体对器壁的宏观压强在数值上应等于大量气体分子单位时间内施于器壁单位面积上的平均冲量∑∑===i iixi ix i n m mn t S I p 22d d d v v 所以而思考:比较两种模型下的推导?211()2()63p n m nm =⋅=v v v2. 气体分子平均平动动能212t m ε=v21233tp nm n ε==v tε设 为每个气体分子的平均平动动能( 其中下标 t 表示平动),即早在1857年,克劳修斯(Clausius )即得到这一重要关系式。