1、安徽理工大学 2005级大学物理,物理教研室,热学,研究对象:,热现象 : 物质与温度有关的物理性质的变化的规律。,热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不 休止 的无规运动 .,研究方法,1. 热力学 宏观描述,实验经验总结， 给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件 .,1）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然； 3）应用宏观参量 .,2. 气体动理论 微观描述,研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和统计方法 .,1）揭示宏观现象的本质； 2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 .,玻耳兹曼,气体动理论,第七章,麦克斯韦,第一讲
2、理想气体的压强公式第二讲 理想气体的内能、 能量均分定理第三讲 麦克斯韦速率分布律气体分子的平均碰撞频率和平均自由程,气体动理论主要内容:,第一讲 理想气体的压强公式,本次课内容,7-1 物质的微观模型 统计规律性7-2 理想气体的压强公式 课本 pp226232；练习册 第十五单元,1. 了解气体分子热运动的图像 .,2. 理解理想气体的压强公式， 通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想和方法 . 能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念 . 了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现 .,本次课教学基本要求,宏观物体都是由大量
3、不停息地运动着的、彼此有相互作用的分子或原子组成 .,利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成 IBM 字母的照片.,现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大小以及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪,电子显微镜, 扫描隧道显微镜等.,对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时, 必须用统计的方法.,7-1 物质的微观模型 统计规律性,1. 分子的数密度和线度,阿伏伽德罗常数：1 mol 物质所含的分子（或原子）的数目均相同 .,例 常温常压下,分子数密度（ ）：单位体积内的分子数目.,2.分 子 力,3.分子热运动的无序性及统计规律,热运动：大量实验事实表明分子都在作永不停止的
4、无规运动 .,例 : 常温和常压下的氧分子,当 时，分子力主要表现为斥力；当 时，分子力主要表现为引力.,对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法 .,小球在伽尔顿板中的分布规律 .,统计规律 当小球数 N 足够大时小球的分布具有统计规律.,设 为第 格中的粒子数 .,概率 粒子在第 格中出现的可能性大小 .,归一化条件,粒子总数,1）分子可视为质点； 线度间距 ;,2）除碰撞瞬间, 分子间无相互作用力；,一. 理想气体的微观模型,4）分子的运动遵从经典力学的规律 .,3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）；,7-2 理想气体的压强公式,设 边长分别为 x、y 及 z
5、的长方体中有 N 个全同的质量为 m 的气体分子，计算 壁面所受压强 .,二 . 理想气体压强公式,2）分子各方向运动概率均等,分子运动速度,热动平衡的统计规律 （ 平衡态 ）,1）分子按位置的分布是均匀的,大量分子对器壁碰撞的总效果 ： 恒定的、持续的力的作用 .,单个分子对器壁碰撞特性 : 偶然性 、不连续性.,各方向运动概率均等,方向速度平方的平均值,各方向运动概率均等,2）分子各方向运动概率均等,分子运动速度,分子施于器壁的冲量,单个分子单位时间施于器壁的冲量,x方向动量变化,两次碰撞间隔时间,单位时间碰撞次数,单个分子遵循力学规律,单位时间 N 个粒子对器壁总冲量,大量分子总效应,单个分子单位时间施于器壁的冲量,器壁 所受平均冲力,气体压强,统计规律,分子平均平动动能,器壁 所受平均冲力,压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 .,问 为何在推导气体压强公式时不考虑分子间的碰撞 ？,分子平均平动动能,
