大学物理第六章 气体动理论
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气体动理论内容:理想气体模型理想气体的压强和温度理想气体内能麦克斯韦速率分布律范德瓦耳斯方程气体内的输运过程:热传导过程、扩散过程和黏性现象6.1理想气体模型6.1.1气体的分子状况1.分子具有一定的质量和体积宏观物体是由大量分子或原子组成的,物质的量为1mol的任何物质都包含有N0=6.022X1023(N0为阿伏伽德罗常量)个分子。
2.一切物质的分子都在永不停歇地做无规则运动1827年,布朗在显微镜下观察到悬浮在液体中的花粉颗粒分子总是在无规则地、永不停息地运动着。
这就是著名的布朗运动。
它能能够直观的表明:气体、液体、固体中都有扩散现象。
是分子运动的有力证明。
精确的实验表明,在排除一切外界干扰时,布朗运动仍然存在。
对于这种现象,只能用大量无规则热运动的液体分子不断地撞击悬浮微粒来解释。
3.分子间存在分子力在物体的内部,分子与分子之间有着很强的作用力,这个力的大小为r t式中,r是两个分子的中心距,尢、丫、s和t都为正数(这可由相关实验求证)。
在上式中,第一项为正值,表示的是分子间斥力的大小;第二项为负值,表示的是分子间引力的大小。
由于一般情况下,参数s和t的数值都比较大(例如,对于非极性分子s=20,t=9),所以分子力的大小随分子间距的增大而急剧减小。
由分子力F与分子间的距离r的关系曲线可以看出:当r<r0(r0~10-10m)时,斥力大于引力,此时分子间的作用力表现为斥力,并且斥力随r 的减小斥力剧烈增大;当r=r0时,斥力与引力相等,相互抵消,此时分子间的作用力为零;当r>r0时,引力大于斥力,此时分子间的作用力表现为引力,并且引力随r的增大分子力迅速减小。
由于分子力是短程力,它的作用范围极小,在压力不大的情况下,分子间的作用力可以忽略不计。
一般当丫宀10-9m时分子间的作用力就可忽略不计。
4.分子之间以及分子与器壁之间进行着频繁碰撞(1)任意一个分子的速度(包括大小和方向两个方面)都与其它分子不同,并且该分子的运动速度也在时刻发生着变化;(2)对于某一个具体分子而言,它的运动轨迹是没有任何规律的,或者说是随机的,在其轨迹的每个转折点上,它与一个或多个分子发生了碰撞,或与器壁上的固体分子发生了碰撞。
第6单元 气体动理论 序号 学号 姓名 专业、班级一 选择题[ C ]1.在标准状态下, 若氧气(视为刚性双原子分子的理想气体)和氦气的体积比2121=V V ,则其内能之比21/E E 为: (A) 1/2 (B) 5/3 (C) 5/6 (D) 3/10[ B ]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)[ D ]3.若)(v f 为气体分子速率分布函数,N 为分子总数,m 为分子质量,则 )(21221v Nf mv v v ⎰ d v 的物理意义是 (A) 速率为v 2的各分子的总平均动能与速率为v 1的各分子的总平均动能之差。
(B) 速率为v 2的各分子的总平动动能与速率为v 1的各分子的总平动动能之和。
(C) 速率处在速率间隔v 1~ v 2之内的分子的平均平动动能。
(D) 速率处在速率间隔v 1~ v 2之内的分子平动动能之和。
[ D ]4.在一密闭容器中,储有A 、B 、C 三种理想气体,处于平衡状态,A 种气体的分子数密度为 1n ,它产生的压强为 1p ,B 种气体的分子数密度为 12n ,C 种气体的分子数密度为3n 1,则混合气体的压强p 为(A)31p (B)41p(C)51p (D)61p二 填空题1.在定压下加热一定量的理想气体,若使其温度升高1K 时,它的体积增加了0.005倍,则气体原来的温度是_________200k__________。
2.用总分子数N 、气体分子速率v 和速率分布函数f(v),表示下列各量:(1)速率大于0v 的分子数= ⎰∞0)(v dv v Nf ;(2)速率大于0v 的那些分子的平均速率=⎰⎰∞∞00)()(v v dv v f dv v vf ;(3)多次观察某一分子的速率,发现其速率大于0v 的概率=⎰∞0)(v dv v f 。