理想气体的压强和温度.ppt

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1、§2理想气体状态方程一、理想气体的模型1、分子线度与分子间距相比较可忽略，分子被看作质点。2、除了分子碰撞的瞬间外，忽略分子间的相互作用。3、气体分子在运动中遵守经典力学规律，假设碰撞为弹性碰撞。理想气体：在任何情况下都严格遵守“波-马定律”、“盖-吕定律”以及“查理定律”的气体。二、理想气体的状态方程平衡态：当不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变的状态绝热壁气体的状态参量描述一定气体的宏观状态的量——p、V、T状态图理想气体分子是自由地、无规则地运动着的弹性质点群。理想气体状态方程p为气体的压强（帕

2、斯卡，Pa）V为气体体积（米3，m3）T为热力学温度（开尔文，K）Ｍ为气体的总质量Ｒ为气体普适常量μ摩尔质量ν摩尔数标准状态:1atm，0℃阿伏伽德罗常数：玻耳兹曼常量：则------理想气体状态方程设：每个分子质量为m，气体总分子数为N分子数密度n§3理想气体的压强和温度的统计意义理想气体分子是自由地、无规则地运动着的弹性质点群一、平衡态气体的统计假设每个分子处在容器空间内任一点的概率相同，即任一点附近分子数密度n均相等每个分子向各个方向运动的概率相同，即分子的速度沿各个方向分量的各种统计平均值相等如：在

3、x方向上，分子与器壁A1面碰撞后，分子动量的改变量为：一个分子从A1→A2→A1面碰撞一个来回所需时间二、理想气体压强的统计意义一个分子与器壁A1碰撞给予A1的冲量为一秒内一个分子与A1面的碰撞次数一秒内一个分子的多次碰撞给予A1的冲量为N个分子一秒内给予A1的冲量为------所有分子对A1的平均冲力A1上的压强定义：则气体动理论的压强公式宏观量统计平均值讨论结论------分子的平均平动动能气体的压强是大量气体分子对器壁不断碰撞的结果，它与分子数密度n和分子热运动的平均平动动能成正比。三、温度的微观意义

4、：由压强的两个公式结论：温度标志着物体内部分子热运动的剧烈程度，它是大量分子热运动的平均平动动能的量度。四、气体分子的方均根速率方均根速率分子速率的一种统计平均值又[例1]0℃时氢分子和氧分子的平均平动动能和方均根速率？解：平均平动动能方均根速率[例2]两瓶不同种类的气体，其分子平均平动动能相等，但分子数密度不同。问：它们的温度是否相同？压强是否相同？解：一、自由度自由度：确定一个物体在空间的位置所需的独立坐标的数目。它反映了运动的自由程度§4能量按自由度均分定理分子动能=平动动能+转动动能+振动动能作直线

5、运动的质点：一个自由度作平面运动的质点：二个自由度作空间运动的质点：三个自由度火车：被限制在一曲线上运动，自由度为1；飞机：自由度为3（经度、纬度、高度）轮船：被限制在一曲面上运动，自由度为2（经度、纬度）刚体有6个自由度：3个转动自由度3个平动自由度刚体绕CA轴转动CA的方位其中两个是独立的确定质心C的位置1.刚体的自由度2.刚性分子的自由度平动自由度t转动自由度r总计i单原子分子双原子分子三原子以上分子刚性分子不考虑分子的振动氦、氩氢、氧、氮水蒸汽、甲烷二、能量按自由度均分原理理想气体分子的平均平动动能

6、为气体分子的平动动能是按三个平动自由度平均分配的，每一个自由度上的平均平动动能均为自由度i分子平均动能单原子分子3双原子分子5多原子分子6按照等概率假设：自由度为i的分子，其平均动能为任一运动形式的机会均等则，每个转动自由度上的动能也为结论：在温度为T的平衡态下，物质（气体、液体和固体）分子的每一个自由度都具有相同的平均动能，其值为kT/2------能量按自由度均分定理对理想气体，可忽略分子间的相互作用力，即可忽略相互作用势能气体内能=分子动能+分子间相互作用势能三、理想气体的内能理想气体的内能就是所有分

7、子的各种运动动能（包括平动、转动）的总和。分子总数为N的理想气体的内能为：一摩尔理想气体的内能温度为T、质量为M、摩尔质量为的理想气体的内能为：理想气体的内能只是温度的单值函数内能的改变量结论[例1]如果氢气和氮气的温度相同，摩尔数相同。试问这两种气体（1）平均平动动能是否相等?（2）平均动能是否相等?（3）内能是否相等？（2）（1）都相等[例2]试计算温度为27℃时，2mol的He和O2的理想气体分子的平均动能和气体的内能是多少？并计算温度每升高1℃，各内能的增加量又是多少？①氦气是单原子分子气体解：平

8、均动能内能当温度每升高1℃时，内能的增加量②氧气是双原子分子气体当温度每升高1℃时，内能的增加量平均动能内能[例3]一容器为10cm3的电子管，当温度T=300K时，用真空泵把管内空气抽成压强为6.7×10-4Pa的高真空。试求：①此时管内有多少个空气分子？②这些空气分子的平均平动动能的总和是多少？③这些空气分子的平均转动动能的总和是多少？④这些空气分子的平均动能的总和是多少？空气可视为刚性双原子分子解：①设管内