【大学物理】第四章 气体动理论 第一、二和三讲

p
0.032 10
若漏气若干时间之后，压强减小到 p，温度降到 T’。如
果用M 表示容器中剩余的氧气的质量，从状态方程求得
M

pV
＝
0.032

5 8Biblioteka 108.3110
3
RT 8.31105 273 47
6.67 102 kg
(2)所以漏去的氧气的质量为
示系统的准静态过程，曲线上任一点都表示气 体的一个平衡态，这种图叫状态图。
P1
T3
T1 T2
等 温 线
非静态过程：当系统宏观变化比弛压豫强更快时， 这个过程中每一状态都是非平衡态。
0
V1
5
V
三、理想气体状态方程
1.理想气体
宏观 : 严格遵守三条实验定律: PV M RT

理想气体状态方程
R 8.31J mol1 K 1
例题2 容器内装有氧气，质量为 0.10kg，压强为 10105 Pa ，温度为 470C。 因为容器漏气，经过若干时间后，压强降到原来的 5/8，温 度降到 270C。
问(1)容器的容积有多大？ (2)漏去了多少氧气？
解:(1)根据理想气体状态方程，
pV M RT

求得容器的容积 V 为
V MRT ＝0.10 8.31105 273 47 m3 8.31103 m3
3．通过理想气体的刚性分子模型，理解分子热运动能量的统计规律— —能量按自由度均分定理。明确分子的平均平动动能、平均转动动能、平均 动能和理想气体内能的概念，并掌握其计算。
4．明确速率分布函数和速率分布曲线的物理意义，了解麦克斯韦速率 分布律、气体分子三种速率的定义。能应用最概然速率（最可几速率）分析 气体分子的速率分布情况。

理想气体和非理想气体
理想气体特点
非理想气体行为
介绍理想气体的定义及数学模型， 并讨论实际情况下的限制。
讨论非理想气体的行为和模型， 广泛应用于现实世界中的工作流 程。
气液相变
深入介绍气体液化过程，重点解 析液化温度、压力的变化以及转 化过程对气体状态的影响。
气体的状态方程
1
理想气体状态方程
推导理想气体状态方程，让大家更深刻地认识理想气体。
Brownian运动及其应用
1
Brownian运动的定义
深入解析Brownian运动的概念以及相关特征，探究这一运动常见于哪些实际场 合。
2
Brownian运动在物理、化学和生物学领域中的应用
说明Brownian运动在物理、化学和生物学领域中的具体场合和应用方式。
3
Brownmann分布
深入探究Maxwell-Boltzmann速度分布函数的计 算方法和理论分析。
气体状态参数的统计分布
温度的分布
探究气体温度的分布规律，着重 讲解气体分子运动论的应用。
压强的统计分布
其他参数的分布
讲解气体状态下压强的统计分布 规律，为大家解析气体物理原理。
介绍气体其他状态参数的统计分 布规律，从宏观视角理解气体行 为。
气体动理论
欢迎来到《气体动理论》课件！本次课程将会深度探究气体动力学原理，从 理想气体以及状态方程到分子运动论等方面为大家进行详细讲解。
气体动理论的定义
1 定义
介绍气体动力学的含义，为后续课程奠定基础。
2 分子速度分布
讲解分子运动的速度分布规律，从微观层面理解气体特性。
3 压强与温度的关系
探究压力与温度的关系以及状态方程的推导。

based on some experimental laws.
(2) Statistical Mechanics or physics（统计力学或统计 物理） : based on the mechanics law and the statistical（统计） theory.
§12-1 Essential Concepts of the Kinetic Theory of Gases 气体动理论的基本概念
研究方法 The studied object（对象） is :
a system
containing a vast（大量） number of particles:
molecules
The adopted methods are:
( 1 ) T h erm o d y n a m i cs （ 热 力 学 ） : s t u d y h e a t phenomena in the view of energy transformation
r0 10 m
10
§12-2 State Parameters Equilibrium State Ideal Gas law 状态参量 平衡态 理想气体状态方程 1. State Parameters of Gas 状态参量 For a gas, in order to describe its properties , three parameters （参数） are needed:
一、重要人物：
焦耳：J.P.Joule 1818-1889，英 国物理学家，职业是酿酒商。 是发现能量守恒与转换定律的 代表人物，英国皇家学会会员，
法国科学院院士。
卡诺：Carnot，1796~1832，法 国物理学家，工程师，热力学 奠基人，提出卡诺循环和卡诺 定理。

§4-1
分子动理论的基本观点
一、物质微观结构的物理图象 1、物质是由大量的微观粒子——原子或分子组 成的； 2、分子在作永不停息的无规则运动； 3、分子之间有相互作用力。 综上所述，一切宏观物体（不论它是气体、 液体、还是固体）都是由大量的原子或分子组 成的；所有分子都在不停的、无规则运动中； 分子之间有相互作用力。这就是关于物质微观 结构的三个基本观点。
(s t )
C2 引力： f1 t , C2、t均 0 r 斥力： f C 1 , C 、s均 0 2 1 s r t:4 ~ 7 s : 9 ~ 13
2、图线
（f—r图线）
三、分子间的势能曲线（Ep—r图线）
1、分子间的势能： dE p fdr
C1 C2 E p fdr ( s t )dr r r C1 C2 s 1 t 1 ( s 1)r (t 1)r
N pV RT NA
p nkT
温度 T 的物理意义
1 2 3 平 m v kT 2 2
1） 温度是分子平均平动动能的量度 平 T （反映热运动的剧烈程度）.
2）温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义.
3）在同一温度下，各种气体分子平均平动动能均 相等。 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.
由于热力学方法的局限性，我们对平衡态下系统内 部的情况不了解，从而对温度和理想 气体的理解 也很肤浅，对气体的压强更是一无所知，因此，为 了全面了解平衡态下的基本热学信息，我们必须用 分子物理学的方法从微观本质上加以认识。
• 气体动理论是统计物理学的基础； • 气体动理论是从微观的观点来研究气体的热学 性质； • 解释气体的温度、压强、热容、内能等的微观 本质； • 建立统计的概念。