理想气体压强公式公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx
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1、热热 学学 Heat第1页第1页物理学第二次大综合物理学第二次大综合 物理学第二次大综合是从热学开始,涉及到物理学第二次大综合是从热学开始,涉及到宏宏观与观与微微观两个层次观两个层次.宏观理论热力学两大基本定律宏观理论热力学两大基本定律:第一定律第一定律,即能量守恒即能量守恒定律定律;第二定律第二定律,即熵增长定律即熵增长定律.科学家进一步追根问底科学家进一步追根问底,企图从分子和原子微观层次上来企图从分子和原子微观层次上来阐明物理规律阐明物理规律,气体分子动理论应运而生气体分子动理论应运而生.玻尔兹曼玻尔兹曼与与吉布斯吉布斯发展了典型统计力学发展了典型统计力学.热力学与统计物理发展热力学与统
2、计物理发展,加强了物理学与化学联系加强了物理学与化学联系,建建立了物理化学这一门交叉科学立了物理化学这一门交叉科学.第2页第2页热学热学1什么是热学什么是热学宏观物体是由大量微观粒子宏观物体是由大量微观粒子分子、原子等构成分子、原子等构成微观粒子无规则运动,称为微观粒子无规则运动,称为热运动。热运动。热学是研究热运动规律及其对物质宏观性质影响,以及与热学是研究热运动规律及其对物质宏观性质影响,以及与其它运动形态之间转化物理学分支。其它运动形态之间转化物理学分支。2热学分类热学分类按照研究方法不同,热学分为热力学 宏观理论统计物理学微观理论观测和试验观测和试验力学规律力学规律,统计平均办法统计平
3、均办法热力学验证统计物理学,统计物理学揭示热力学本质热力学验证统计物理学,统计物理学揭示热力学本质第3页第3页3.研究对象研究对象 热运动热运动:构成宏观物体大量微观粒子永不休止无规运动构成宏观物体大量微观粒子永不休止无规运动.热现象热现象:与温度相关物理性质改变。与温度相关物理性质改变。单个单个分子分子 无序、含有偶然性、遵循力学规律无序、含有偶然性、遵循力学规律.研究对象特性研究对象特性整体整体(大量分子)(大量分子)服从统计规律服从统计规律.宏宏观量:观量:表示大量分子集体特性物理量(可直接测量)表示大量分子集体特性物理量(可直接测量),如如 等等.微微观量:观量:描述个别分子运动状态物
4、理量(不可直接测量),描述个别分子运动状态物理量(不可直接测量),如分子如分子 等等.宏宏观量观量微微观量观量统计平均统计平均第4页第4页4.研究办法研究办法1.热力学热力学 宏宏观观描述描述 试验经验总结,试验经验总结,给出宏观物体热现象规律,从能量观给出宏观物体热现象规律,从能量观点出发,分析研究物态改变过程中热功转换关系和条件点出发,分析研究物态改变过程中热功转换关系和条件.1)含有可靠性;含有可靠性;2)知其然而不知其因此然;知其然而不知其因此然;3)应用宏观参量应用宏观参量.特点特点2.气体动理论气体动理论 微微观描述观描述 研究大量数目的热运动粒子系统,应用模型假设和统计研究大量数
5、目的热运动粒子系统,应用模型假设和统计办法办法.气体动理论气体动理论热热力学力学相辅相成相辅相成 1)揭示宏观现象本质;揭示宏观现象本质;2)有不足,与实际有偏差,不可任意推广有不足,与实际有偏差,不可任意推广.特点特点第5页第5页第七章气体动理论第七章气体动理论一、一、分子热运动图像分子热运动图像1 宏观物体由大量粒子(分子、原子等)构成宏观物体由大量粒子(分子、原子等)构成2 物体分子在永不断息地作无序热运动物体分子在永不断息地作无序热运动(1)气体、液体、固体扩散气体、液体、固体扩散水和墨水混合水和墨水混合 互相压紧金属板互相压紧金属板比如:比如:(1)1cm3空气中包括有空气中包括有2
6、.71019 个分子个分子(2)水和酒精混合,体积会减小水和酒精混合,体积会减小比如:比如:宏观物体由大量粒子构成,分子之间存在一定空隙宏观物体由大量粒子构成,分子之间存在一定空隙第第5章章 气体动理论气体动理论 5.1 气体动理论气体动理论基本概念基本概念第7页第7页第七章气体动理论第七章气体动理论(2)布朗运动布朗运动(布朗运动与温度、微粒大小关系)(布朗运动与温度、微粒大小关系)第8页第8页第七章气体动理论第七章气体动理论3 分子间存在互相作用力分子间存在互相作用力 一切宏观物体都是由大量分子构成,分子都在永不断息一切宏观物体都是由大量分子构成,分子都在永不断息地作无序热运动,分子之间有
7、互相作用分子力。地作无序热运动,分子之间有互相作用分子力。r r0 表现为引力表现为引力气体分子间距较大气体分子间距较大,作作用力可忽略用力可忽略分子力分子力第9页第9页第七章气体动理论第七章气体动理论二、二、统计规律特性统计规律特性伽耳顿板试验伽耳顿板试验 若无小钉:必定事件若无小钉:必定事件若有小钉:偶然事件若有小钉:偶然事件(1)统计规律是大量偶然事件总体所遵从规律。统计规律是大量偶然事件总体所遵从规律。(2)统计规律和涨落现象是分不开。统计规律和涨落现象是分不开。少许小球分布每次不同大量小球分布近似相同大量小球分布近似相同单个分子运动含有无序性单个分子运动含有无序性大量分子运动含有规律
8、性大量分子运动含有规律性第10页第10页第七章气体动理论第七章气体动理论u平衡态下气体分子速度分量平衡态下气体分子速度分量统计统计平均值平均值为为气体气体处处于平衡状于平衡状态时态时,气体分子沿各个方向运,气体分子沿各个方向运动动概率相概率相等,故有等,故有 第11页第11页第七章气体动理论第七章气体动理论u平衡态下气体分子速度分量平方平衡态下气体分子速度分量平方统计统计平均值为平均值为 对某一气体个分子:对某一气体个分子:气体气体处处于平衡状于平衡状态时态时,气体分子沿各个方向运,气体分子沿各个方向运动动概率相等,故有概率相等,故有 第12页第12页第七章气体动理论第七章气体动理论u气体分子
9、热运动气体分子热运动平均平动动能平均平动动能 u物理量物理量M 统计平均值统计平均值 Ni 是是M 测量值为测量值为 Mi 次数,试验总次数为次数,试验总次数为N状态状态A出现概率出现概率 归一化条件归一化条件 :一个一个分子质量分子质量第13页第13页第七章气体动理论第七章气体动理论例:例:有有10个粒子,其速率分别是个粒子,其速率分别是1,3,5,7,8,9,10,11,13,15ms-1,计算它们平均速率和方均根速率。,计算它们平均速率和方均根速率。解:解:平均速率:平均速率:方均根速率:方均根速率:第14页第14页第七章气体动理论第七章气体动理论三、状态参量三、状态参量 热力学系统(简
10、称系统)热力学系统(简称系统)系统系统外界外界把用来描述系统宏观状态物理量称为把用来描述系统宏观状态物理量称为状态参量状态参量。气体宏观状态能够用气体宏观状态能够用V、P、T 描述描述在热力学中,把所要研究对象,即由大量微观粒子构成物体或在热力学中,把所要研究对象,即由大量微观粒子构成物体或物体系称为物体系称为热力学系统热力学系统。(如容器中气体分子集合或溶液中液如容器中气体分子集合或溶液中液体分子集合或固体中分子集合。体分子集合或固体中分子集合。)系统外界(简称外界)系统外界(简称外界)能够与所研究热力学系统发生互相作用其它物体,称为能够与所研究热力学系统发生互相作用其它物体,称为外界外界。
11、第15页第15页第七章气体动理论第七章气体动理论气体物态参量气体物态参量 1 气体压强气体压强 :作用于容器壁上单位面积正压力(:作用于容器壁上单位面积正压力(力力学学描述)描述).单位:单位:2 体积体积 :气体所能达到最大空间(气体所能达到最大空间(几何几何描述)描述).单位:单位:原则大气压:原则大气压:3 温度温度 :气体冷热程度量度(气体冷热程度量度(热学热学描述)描述).单位:单位:(开尔文)(开尔文).第16页第16页第七章气体动理论第七章气体动理论四、平衡态四、平衡态1、阐明、阐明(1)平衡态是一个抱负状态;)平衡态是一个抱负状态;(2)平衡态是一个动态平衡;)平衡态是一个动态
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