《大学物理》课程教学资源（讲稿）第二篇 热学（Heat）第6章 气体动理论（Kinetic Theory of Gases）

第 CHeat

(Heat)

★引言 热学研究对象及内容 对象:热力学系统 由大量分子或原子组成 系统外的物体称外界 2内容:与热现象有关的性质和规律 热现象:物质中大量分子热运动的 集体表现

★引言 一、热学研究对象及内容 1.对象：热力学系统 ·由大量分子或原子组成 ·系统外的物体称外界 2.内容：与热现象有关的性质和规律 热现象：物质中大量分子热运动的 集体表现

热学的研究方法 1微观描述方法-统计物理方法 从物质的微观结构出发,用统计平均 的方法,研究热现象及规律的微观本质。 2宏观描述方法—一热力学方法 以实验事实为基础,从能量观点出发, 研究热功转换的关系和条件、热现象 的宏观特性和规律,实用价值高。 对系统进行整体描述

二、热学的研究方法 二、热学的研究方法 1.微观描述方法---统计物理方法 ·从物质的微观结构出发，用 从物质的微观结构出发，用统计平均 的方法，研究热现象及规律的微观本质。 的方法，研究热现象及规律的微观本质。 2.宏观描述方法---热力学方法 ·以实验事实为基础，从能量观点出发 以实验事实为基础，从能量观点出发, 研究热功转换的关系和条件、热现象 研究热功转换的关系和条件、热现象 的宏观特性和规律，实用价值高。 的宏观特性和规律，实用价值高。 ·对系统进行整体描述。 对系统进行整体描述

几个概念 1宏观量与微观量 (1)宏观量( macroscopic quantit) 表征系统整体性质(状态和属性)的物理量 可直接测量(如体积、压强)

三、几个概念 1.宏观量与微观量 宏观量与微观量 (1)宏观量 (macroscopic quantity) macroscopic quantity) ·表征系统整体性质 表征系统整体性质(状态和属性)的物理量 ·可直接测量(如体积、压强)

(2)微观量( microscopic quantity) 描写单个微观粒子运动状态的物理量 般不能直接测量(如分子质量、能量) 宏观量是微观量的统计平均值 (如压强和大量分子撞击器壁时动量变化 率的统计平均值有关)

(2)微观量(microscopic quantity) microscopic quantity) ·描写单个微观粒子运动状态的物理量 描写单个微观粒子运动状态的物理量 ·一般不能直接测量 一般不能直接测量(如分子质量、能量 如分子质量、能量) ·宏观量是微观量的统计平均值 宏观量是微观量的统计平均值 (如压强和大量分子撞击器壁时动量变化 如压强和大量分子撞击器壁时动量变化 率的统计平均值有关 率的统计平均值有关)

2平衡态( equilibrium state) 在不受外界影响的条件下, 系统宏观性质不随时间改变的状态 (热动平衡)。 平衡态是一定条件下对实际情况的 概括和抽象。 3状态参量( quantity of state) 描述系统平衡态的宏观参量 常用:P、V、T 平衡态下状态参量不随时间变化

2.平衡态(equilibrium state) equilibrium state) ·在不受外界影响的条件下， 在不受外界影响的条件下， 系统宏观性质不随时间改变的状态 系统宏观性质不随时间改变的状态 (热动平衡)。 ·平衡态是一定条件下对实际情况的 平衡态是一定条件下对实际情况的 概括和抽象。 3.状态参量(quantity of state) quantity of state) ·描述系统平衡态的宏观参量 描述系统平衡态的宏观参量 ·常用：P、V、T ·平衡态下状态参量不随时间变化 平衡态下状态参量不随时间变化

4状态方程( equation of state) 状态参量之间的函数关系 f∫(P,T,V)=0

4.状态方程(equation of state) equation of state) ·状态参量之间的函数关系 状态参量之间的函数关系 f ( p,T,V ) = 0

第六章 体动性化 (Kinetic Theory of gases) 微观理论:运用统计方法建立宏观 量与相应微观量平均值之间的关系

(Kinetic Theory of Gases) 微观理论 ：运用统计方法建立宏观 运用统计方法建立宏观 量与相应微观量平均值之间的关系 量与相应微观量平均值之间的关系

86-1分子热运动与统计规律 气体动理论基本观点 1.分子的观点:宏观物质由大量不连续 的微观粒子(分子或原子)组成 2.分子运动的观点:分子都在不停地作 无规则的运动 3.分子力的观点:分子之间有相互作 用力--引力和斥力

§6-1 分子热运动与统计规律 分子热运动与统计规律 一 .气体动理论基本观点 气体动理论基本观点 1.分子的观点：宏观物质由大量不连续 宏观物质由大量不连续 的微观粒子(分子或原子)组成 2.分子运动的观点： 分子运动的观点：分子都在不停地作 分子都在不停地作 无规则的运动 3.分子力的观点： 分子力的观点：分子之间有相互作 分子之间有相互作 用力----引力和斥力

rn:平衡距离~1010m √f 此时合力为零 斥力d:分子有效直径,F=d 时,斥力变为无限 大,中心距不可能 再小于d 0 引力r>10m时分子力 可忽略 2006-3-22

2006-3-22 10 d 0r 斥力 引力 合力 f r ro：平衡距离~10-10m d：分子有效直径， 分子有效直径 r=d 时，斥力变为无限 大，中心距不可能 再小于d。 ----此时合力为零 10 m−9 r > 时分子力 可忽略