物理20熱學(xué)3理想氣體化學(xué)純的物態(tài)方程

1、理想氣體（化學(xué)純）的物態(tài)方程 摩爾氣體常量:： 摩爾數(shù); M : 摩爾質(zhì)量 一定量理想氣體，質(zhì)量為 ，由N個(gè)理想氣體分子組成，每個(gè)氣體分子質(zhì)量為 。理想氣體（化學(xué)純）的物態(tài)方程 一定量理想氣體，質(zhì)量為 ，由N個(gè)理想氣體分子組成，每個(gè)氣體分子質(zhì)量為 。玻耳茲曼常量 n =N/V氣體分子數(shù)密度質(zhì)量密度：三、理想氣體壓強(qiáng)公式 設(shè) 邊長分別為 x、y 及 z 的長方體中,有 N 個(gè)全同的質(zhì)量為 m 的氣體分子，計(jì)算 A1 壁面所受壓強(qiáng) 分子數(shù)密度n：單位體積內(nèi)的分子個(gè)數(shù)質(zhì)量密度：三、理想氣體壓強(qiáng)公式分子平均平動動能：理想氣體壓強(qiáng)公式：分子數(shù)密度： 統(tǒng)計(jì)關(guān)系式微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值宏觀可測量量12-4 理想

2、氣體分子的平均平動動能 與溫度的關(guān)系一、理想氣體分子的平均平動動能與溫度的關(guān)系理想氣體壓強(qiáng)公式：理想氣體物態(tài)方程:分子平均平動動能：宏觀可測量微觀量的統(tǒng)計(jì)平均二、溫度 T 的物理意義3、在同一溫度下各種理想氣體分子 平均平動動能均相等.1、溫度是分子平均平動動能的量度. 2、溫度是大量分子的集體表現(xiàn).說明：溫度是個(gè)統(tǒng)計(jì)概念，由微觀粒子動能的統(tǒng)計(jì)平 均值決定。說少數(shù)幾個(gè)分子具有多高的溫度是 無意義的。小 結(jié)一、理想氣體物態(tài)方程 一定量理想氣體，質(zhì)量為 ，由N個(gè)理想氣體分子組成，每個(gè)氣體分子質(zhì)量為 。玻耳茲曼常量 n =N/V氣體分子數(shù)密度質(zhì)量密度：二、理想氣體壓強(qiáng)公式分子平均平動動能：分子數(shù)密度

3、：三、理想氣體分子的平均平動動能與溫度的關(guān)系 （A）溫度、壓強(qiáng)都不同. （B）溫度相同，氦氣壓強(qiáng)大于氮?dú)鈮簭?qiáng). （C）溫度相同、壓強(qiáng)相同. （D）溫度相同，氦氣壓強(qiáng)小于氮?dú)鈮簭?qiáng).1、一瓶氦氣和一瓶氮?dú)夥肿訑?shù)密度相同，分子平均平動動能相同，都處于平衡狀態(tài)，則：例1（12-1題） （A）溫度相同、壓強(qiáng)相同. （B）溫度、壓強(qiáng)都不同. （C）溫度相同，氦氣壓強(qiáng)大于氮?dú)鈮簭?qiáng). （D）溫度相同，氦氣壓強(qiáng)小于氮?dú)鈮簭?qiáng).2、一瓶氦氣和一瓶氮?dú)赓|(zhì)量密度相同，分子平均平動動能相同，都處于平衡狀態(tài)，則：例23、理想氣體體積為V，壓強(qiáng)為p，溫度為T. 一個(gè)分子的質(zhì)量為m，k為玻耳茲曼常量，R為摩爾氣體常量，則該理想

4、氣體的分子數(shù)為：（A） （B）（C） （D）例34、某種理想氣體，體積為V，壓強(qiáng)為p，絕對溫度為T，每個(gè)分子的質(zhì)量為m，R為普通氣體常數(shù)，NA為阿伏伽德羅常數(shù)，則該氣體系統(tǒng)的分子數(shù)密度n為：例4（A） （B） （C）12-5 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能ZxyzXyO質(zhì)點(diǎn)位置（ x、y、z）一、自由度 i決定一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)稱為該物體的自由度數(shù)。1、自由度:2、理想氣體分子（剛性分子）的自由度1）單原子分子i =3 平動自由度12-5 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能一、自由度 i決定一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)稱為該物體的自由度數(shù)。1、自由度:2、理想氣體分子（剛性分子）

5、的自由度1）單原子分子i =3 （3個(gè)平動自由度）2）雙原子分子剛性細(xì)桿位置 x、 y、z方向 、i =5 （3個(gè)平動+2個(gè)轉(zhuǎn)動）OabZxyzXyXyZO12-5 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能一、自由度 i決定一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)稱為該物體的自由度數(shù)。1、自由度:2、理想氣體分子（剛性分子）的自由度1）單原子分子i =3 （3個(gè)平動+0個(gè)轉(zhuǎn)動）2）雙原子分子i =5 （3個(gè)平動+2個(gè)轉(zhuǎn)動）剛體位置 x、y、z方向 、自轉(zhuǎn)角度 3）多原子分子qZxyzXyXyZOOabCxzy12-5 能量均分定理 理想氣體內(nèi)能一、自由度 i決定一個(gè)物體在空間的位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)稱為該物體的自

6、由度數(shù)。1、自由度:2、理想氣體分子（剛性分子）的自由度1）單原子分子i =3 （3個(gè)平動+0個(gè)轉(zhuǎn)動）2）雙原子分子i =5 （3 個(gè)平動+2 個(gè)轉(zhuǎn)動）3）多原子分子i =6 （3個(gè) 平動+3 個(gè)轉(zhuǎn)動） 剛性分子自由度 單原子分子 3 0 3雙原子分子 3 2 5多原子分子 3 3 6分子自由度平動轉(zhuǎn)動總 處于平衡態(tài)溫度為T 的理想氣體，若將氣體分子看作剛性分子，如果分子有 t 個(gè)平動自由度，r 個(gè)轉(zhuǎn)動自由度，則: 若將分子看作非剛性分子，還要考慮分子的振動動能，按一定的原則確定振動自由度。（略）二、能量均分定理（玻耳茲曼假設(shè)）平衡態(tài)理想氣體分子平均平動動能溫度為T 的平衡態(tài)理想氣體分子的每一

7、個(gè)平動自由度對應(yīng)一份相同的能量分子的每一個(gè)自由度對應(yīng)一份相同的能量：二、能量均分定理（玻耳茲曼假設(shè)）（*重點(diǎn)*） 氣體處于平衡態(tài)時(shí)，分子任何一個(gè)自由度的平均能量都相等，均為 能量按自由度均分定理（一個(gè)）分子平均總動能單原子雙原子多原子三、理想氣體的內(nèi)能（*重點(diǎn)*）1、內(nèi)能： 與系統(tǒng)內(nèi)所有分子熱運(yùn)動相關(guān)的能量。動能相互作用勢能化學(xué)能、核能（不涉及化學(xué)反應(yīng)、核反應(yīng)）（理想氣體不考慮相互作用勢能）2、理想氣體的內(nèi)能： 組成理想氣體系統(tǒng)的全部分子的平均總動能之和。三、理想氣體的內(nèi)能（*重點(diǎn)*）每個(gè)分子平均總動能： 1 mol 理想氣體的內(nèi)能： mol 理想氣體的內(nèi)能： 理想氣體內(nèi)能變化：理想氣體的內(nèi)能

8、是溫度的單值函數(shù)5、一體積為V 的容器內(nèi)儲有氧氣（視為理想氣體，氧氣分子視為剛性分子），其壓強(qiáng)為P ，溫度為T ，已知玻耳茲曼常數(shù)為k、普適氣體常數(shù)（摩爾氣體常數(shù)）為R，則此氧氣系統(tǒng)的分子數(shù)密度為_、此氧氣系統(tǒng)的內(nèi)能為_。例5實(shí)驗(yàn)裝置金屬蒸氣顯示屏狹縫接抽氣泵12-6 麥克斯韋氣體分子速率分布律一、測定氣體分子速率分布的實(shí)驗(yàn)分子速率分布圖: 分子總數(shù) : 間的分子數(shù). 表示速率在 區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比 . 總數(shù)為 N 的氣體分子，當(dāng)取 時(shí)， 就成為關(guān)于 v 的一個(gè)連續(xù)函數(shù)，用 表示， 稱為分子速率分布函數(shù)。物理意義表示在溫度為T 的平衡狀態(tài)下，速率在v附近，單位速率區(qū)間的分子數(shù)占總分

9、子數(shù)的百分比。二、分子速率分布函數(shù)（*重點(diǎn)*）1) 速率在v v+d v 區(qū)間的分子數(shù) dNvv+d vv速率在v v+d v 區(qū)間的分子數(shù) dN ，占總分子數(shù)的百分比物理意義: 表示在溫度為T 的平衡狀態(tài)下，速率在v附近，單位速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。2)速率在v1v2 區(qū)間的分子數(shù)速率在v1v2區(qū)間的分子數(shù)，占總分子數(shù)的百分比v1 v2v物理意義: 表示在溫度為T 的平衡狀態(tài)下，速率在v附近，單位速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。3) 全部分子占總分子數(shù)的百分比歸一化條件4）速率在v1v2 區(qū)間的分子的平均速率物理意義: 表示在溫度為T 的平衡狀態(tài)下，速率在v附近，單位速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。4）速率在v1v2 區(qū)間的分子的平均速率5）全部分子的平均速率6）速率平方的平均值物理意義: 表示在溫度為T 的平衡狀態(tài)下，速率在v附近，單位速率區(qū)間的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比。三、麥克斯韋氣體分子速率分布定律麥克斯韋速率分布函數(shù)m: 一個(gè)分子的質(zhì)量 平衡態(tài)下的理想氣體系統(tǒng)，分子速率在vv+dv區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比為：三、麥克斯韋氣體分子速率分布定律麥克斯韋速率分布函數(shù)四、三種速率（對