6-05 麦克斯韦气体分子速率分布定律
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教案适用对象批准人<附讲稿:页)教研室教员年月日课目:第十八讲气体分子速率分布目的:理解速率分布函数及麦克斯韦速率分布律的意义。
了解三种速率,了解自由程的概念。
重点:一、麦克斯韦气体分子速率分布率1、测定气体分子速率分布的实验2、麦克斯韦气体分子速率分布定律3、三种统计定律二、分子平均碰撞次数和平均自由程三、气体迁移现象1、粘滞现象2、热传导现象3、扩散现象难点:理解速率分布函数及麦克斯韦速率分布律的意义,了解三种速率,了解自由程的概念。
主要方法:讲授讨论练习基本要求:理解速率分布函数及麦克斯韦速率分布律的意义。
了解3中速率,了解验证速率分布律的实验依据。
了解玻耳兹曼能量分布律的意义及在重力场中粒子数密度公式。
了解分子平均碰撞频率及平均自由程的概念。
b5E2RGbCAP教案内容:6.6 麦克斯韦速率分布律6.6.1实验小孔充分小,改变w,测D上的沉积厚度,图6-7 测定分子速率的实验装置示意图就可测气体速率分布。
给定w。
粒子速率分布实验曲线如图6-8所示。
6.6.2气体分子速率分布律<函数)由于分子数目巨大且碰撞频繁,故单个分子速率取值任意偶然。
但又由分子平均平动动能公式知:温度T一定时,大量分子的方均根速率却又是确定的。
p1EanqFDPw 说明:平衡态时,虽然单个分子的速率取值偶然,但大量分子的速率满足一定的统计规律。
麦克斯韦从理论上得出如下规律:DXDiTa9E3d图6-8 分子速率分布实验曲线满足归一化条件:1. 速率分布的概念分子可能的速率值:速率区间:使得:内的分子数为,表示第i个速图6-9 不同温度下的速率分布曲线率间隔中的分子数占总分子数的百分比或表示单个分子速率值落在区间内的概率。
实验证明:平衡态时,分布在不同区间的不同,但却是确定的。
2. 气体分子速率分布律由实验知:与速率区间有关。
当时,与无关,仅是的连续函数,即速率分布函数物理意义:速率在v附近单位速率间隔内的分子数占总分子数的百分比,或某分子速率出现在v 附近的单位速率间隔内的概率。
完美WORD 格式 编辑麦克斯韦速度分布律的推导与实验验证摘要:本文对麦克斯韦速度分布律的内容及其历史来历做了简略概述,重点是用初等方法推导了麦克斯韦速度分布律,同时简单地描述了一下它的实验验证。
关键词:速度分布函数,实验验证。
一. 内容1、麦克斯韦速度分布律的内容当气体处于平衡态时,气体分子的速度在v ~v dv +间隔内,及分子速度分量在x x x v ~v dv +,y y y v ~v dv +,z z z v ~v dv +间隔内的分子数dN(v)占总分子数N的比率为:2223()/22x y z d v m ()v v v N 2kTx y z m v v v kTN e d d d π-++=(), 其中m 为分子的质量,T 为气体温度,k 为波尔兹曼常数,222211()v 22x y z m v v v m ++=为气体分子平动能。
d v NN ()表示速度矢量的端点在速度体元d τ内的分子数占总分子数的比率,换言之,一个分子取得v ~v dv +间隔内速度的几率。
2、分子速度分布函数2223()/22m f ()2kTx y zm v v v kTe π-++=x y z dN(v)(v )=Ndv dv dvf (v )的物理意义是:分子速度在v 附近,单位时间间隔内的分子数占总分子数的比率。
3、速度分量分布函数2221/221/221/22m f ()2kTm f ()2kTm f ()2kTx y z mv kTmv kTmv kTee eπππ---===x x x y y y z z z dN(v )(v )=Ndv dN(v )(v )=Ndv dN(v )(v )=Ndv3、麦克斯韦速率分布律将以,,x y z v v v 为轴的笛氏坐标进行坐标变换,变为球坐标2,,,,sin {x y z v v v v v d d dv θϕθθϕ→→xyzdvdv dv 分子速度在v ~v dv +,~,~d d θθθϕϕϕ++内的分子数占总分子数的比率为23/222m ()sin 2kTmv kT e v d d dv θθϕπ-=dN(v)N 对θ,ϕ积分,得分子的速度在v ~v dv +内分子数占总分子数的比率为23/222m 4()2kTmv kT e v dv ππ-=dN(v)N 4、分子速率分布函数23/222m f v 4()2kTmv kT e v ππ-=dN(v)()=Ndv物理意义:分子速率在v 附近,单位速率间隔内的几率。