文档介绍：第二篇气体分子动理论及热力学基础
ic Theory of Gas、Basic Thermodynamics
热现象的实质是大量微观分子
的热运动的结果,因此本篇分
为两章。
1)气体分子动理论
2)热力学基础
前者研究微观分子运动与宏观物理量之间的关系,后者研究宏观的热现象。二者相辅相成。
通过学****我们将对物质运动的规律将有更新的认识。
引言:并不是所有的问题都不要考虑热问题,如卫星的溅落回收、使用大功率的晶体管、家中的电冰箱、空调机----都不能置热现象而不顾。
第六章 ic Theory of Gases
§6---1 概述(Summarize)
一)研究的对象---气体分子(理想气体分子)
二)研究的目的---了解气体的宏观状态参量
( 温度、压强、内能等)与分子微观运动
之间的关系。
三)研究的依据----由实验得出的关于分子运动的
三个基本论点。
1)一切物质都是由许多不连续的、彼此之
间有一定间隔的微观分子构成。(不是天衣
无缝,浑然一体。)
如:气体---可以压缩;
液体----50cm3的水+50cm3的酒精
=97cm3混合物。
固体---也不是铁板一块。
高压
2)分子之间存在相互作用力--分子力。
为斥力且增加时F急剧增加
为平衡态,F=0
为吸引力且
增加时F先增
再减少
注意
d 可视为分子力程;
数量级在10-10--10-8m数
量级,可看为分子直径
(有效直径)。
分子力是电性力,远大于万有
引力。
F
d
3)分子作永不停息的运动---热运动
证据--布朗运动(1927年)
布朗运动实际上是大量分子‘无规则’运动涨落冲击所致。
而且温度越高运动愈剧烈。
四)研究方法----经典统计法----在大
量无规则事件中运用几率(概率)的
概念找出事物规律的方法。
什么是几率?什么是统计规律呢?
掷骰子---掷一次出现一点至六点的情况均有
可能,但大量掷出以后,每一点子出现的次数
都占六分子之一。而且掷的次数越多,各点出
三红七兰,摸出
红球的几率为十
分三,兰色球十
分之七。
掷骰子---掷一次出现一点至六点的情况均有
可能,但大量掷出以后,每一点子出现的次数
都占六分子之一。而且掷的次数越多,各点出
现点子的数目越接近六分之一。这时我们说每
种点子出现的几率为六分之一。
掷硬币---各面出现的几率为二分之一。
口袋子中摸球----袋中10个小球,
几率分布实验示教
出现中间多,两边少的几率分布
几率(概率)--设做 N 次实验(比如掷N次骰子)
若出现某事件A的次数为 NA,则当N很大
时A事件的几率定义为
含义:描述事件发生的可能性大小的物理量
称为必然事件
称为不可能事件
例如前面掷硬币时:出现头像的几率
为二分之一。出现币值的一面(B事件)
的几率也为二分之一。
注意:1)归一化条件:在N次实验中各种事件出
现的几率的和为1。
设Wi为表示第i事件出现的几率,则它所有
事件出现的几率和为:
2)在描写大量分子状态时往往使用统计
平均值。
这是因为我们描述的是大量分子的运动。
1023个分子。一个个
地说明其速度、位置等既无必要又无可能
因而实际上常用它们的平均值。
怎样求平均值呢?以求分子速率的平均值为例:
设有一个系统有N个分子且: (平均速率)
……………………………………………………...
故平均值:
如果速率看作连续分布,设取
的值的概率为
则:
事实上对任一随机量
的算术平均值可表示为
这种利用几率的办法求得的平均值称为统计
平均值.
事实上密度与微观量之间的关系就是一统计
平均的关系.
实际上是一个统计
平均值,因任取一体元,
分子时有飞出、飞入,
故只能取一个统计平均值。下面我们将看到
温度、压强等都是统计平均值。