东南大学：《大学物理学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十二章 气体动理论（12.4）理想气体分子的平均平动动能与温度的关系

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 压强的物理意义 (The physical meaning of pressure) 统计关系式 (Statistical relationship formula 宏观可测量量 微观量统计平均值 Macro-quantity Statistical average measurable kt value by experiments of micro-quantity ◆压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 The pressure is statistical average result of a large quantities of molecules to the time the area 第十二章气体动理论 1/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 1/12 压强的物理意义 (The physical meaning of pressure) 微观量统计平均值 Statistical average value of micro-quantity 宏观可测量量 Macro-quantity measurable by experiments kt 3 2 p = n 统计关系式 (Statistical relationship formula) 压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 . The pressure is statistical average result of a large quantities of molecules to the time & the area

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 理想气体状态方程Dm RT 17t Nr N R M=N RT k= A A n=N/y 理想气体压强公式p=nk7 2 理想气体压强公式p3h2E 3 分子平均平动动能a=2mo2=k7 第十二章气体动理论 2/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 2/12 A ' , , / m Nm M N m n N V = = = RT N N pV A = p = nkT A R k N = RT M m pV ' 理想气体状态方程 = 理想气体压强公式 kt 3 2 理想气体压强公式 p = n 2 kt 1 3 2 2 分子平均平动动能  = = m kT v

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 分子平均平动动能 the molecular average translational kinetic energy 2 3 Ekt=omo k T 2 2 宏观可测量量 微观量统计平均值 Macro-quantity Statistical average value measurable of micro-quantity by experiments 第十二章气体动理论 3/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 3/12 分子平均平动动能 the molecular average translational kinetic energy 宏观可测量量 Macro-quantity measurable by experiments 微观量统计平均值 Statistical average value of micro-quantity 2 kt 1 3 2 2  = = m k T v

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 温度T的物理意义 WThe physical meaning of temperature 3 Et=mu2=kT 2 1、温度的气体分子运动论定义 CThe definition oftemperature in kinetic theory of gas molecules) 气体温度是气体内做无规则永不停息运动的大 量分子平均平动动能的量度。E∝T The gas temperature is the measurement of the average translational kinetic energy of a large quantities of molecules carrying constant random motion in the gas 第十二章气体动理论 4/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 4/12 气体温度是气体内做无规则永不停息运动的大 量分子平均平动动能的量度。 m k T 2 3 2 1 2  kt = v = 温度 T 的物理意义 (The physical meaning of temperature)  kt T 1、温度的气体分子运动论定义 (The definition of temperature in kinetic theory of gas molecules) The gas temperature is the measurement of the average translational kinetic energy of a large quantities of molecules carrying constant random motion in the gas

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 2、温度的统计意义及微观解释 (Statistical meaning micro-explanation of the temperature) 宏观量温度与相应的微观量的统计平均值的关系,温 度表示大量分子无规则永不停息运动所表现出的宏观 特性,反映物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度 The relationship between macro-quantity temperature with the corresponding micro-quantity statistical average value, the temperature expresses the macro-properties of a large quantities of molecules carrying constant random motion, reflects the active degree ofrandom motion of a large quantities of molecules in the inside of object. 第十二章气体动理论 5/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 5/12 宏观量温度与相应的微观量的统计平均值的关系,温 度表示大量分子无规则永不停息运动所表现出的宏观 特性,反映物体内部大量分子无规则运动的剧烈程度。 2、温度的统计意义及微观解释 (Statistical meaning & micro-explanation of the temperature) The relationship between macro-quantity temperature with the corresponding micro-quantity statistical average value , the temperature expresses the macro-properties of a large quantities of molecules carrying constant random motion,reflects the active degree of random motion of a large quantities of molecules in the inside of object

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 3、温度是大量分子的集体表现,个别分子无意义 motion of a large quantities of molecules, the e The temperature is the collective behavior of the temperature of an individual moleclue means nothing 4、在同一温度下,各种气体分子平均平动动能相等。 At the same temperature, the average translational kinetic energy of a variety of gas molecules are equal 5、热力学第三定律:绝对零度是不可能达到的。 Third law of thermodynamics: The absolute temperature zero is impossible to achieve 2 2≠0→T≠0 第十二章气体动理论 6/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 6/12 3、温度是大量分子的集体表现，个别分子无意义. The temperature is the collective behavior of the motion of a large quantities of molecules,the temperature of an individual moleclue means nothing 4、在同一温度下,各种气体分子平均平动动能相等。 At the same temperature, the average translational kinetic energy of a variety of gas molecules are equal 5、热力学第三定律：绝对零度是不可能达到的。 Third law of thermodynamics: The absolute temperature zero is impossible to achieve 2 v  →  0 0 T

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 5、热力学第零定律:如果物体A和B分别与物体C处 于热平衡的状态那么A和B之间也处于热平衡 The zeroth law of thermodynamics: Tfobject A and B are at the thermal equilibrium state separately with object C, then between A and B are also in the thermal equilibrium state 热平衡的实质:两个系统热平衡实质上是两个 系统分子的平均平动动能相等。 The essence of thermal equilibrium: The two systems in the thermal equilibrium are essentially that the molecular average translational kinetic energy oj the two systems are equal o 第十二章气体动理论 7/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 7/12 热平衡的实质：两个系统热平衡实质上是两个 系统分子的平均平动动能相等。 The essence of thermal equilibrium: The two systems in the thermal equilibrium are essentially that the molecular average translational kinetic energy of the two systems are equal 5、热力学第零定律:如果物体A和B分别与物体C 处 于热平衡的状态,那么A和B之间也处于热平衡. The zeroth law of thermodynamics: If object A and B are at the thermal equilibrium state separately with object C, then between A and B are also in the thermal equilibrium state

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 统计平均值 Statistical average value 2 kt 宏观量 关系 微观量 macro-quantity the relationship micro-quantity 反映分子热运动的平均效果 Reflecting the average effect of the molecular thermal motion 第十二章气体动理论 8/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 8/12 T p 宏观量 macro-quantity 统计平均值 Statistical average value 2 kt  v 微观量 micro-quantity 反映分子热运动的平均效果 Reflecting the average effect of the molecular thermal motion 关系 the relationship

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 注意 热运动与宏观运动的区别:温度所反 映的是分子的无规则运动,它和物体的整体 运动无关,物体的整体运动是其中所有分子 的一种有规则运动的表现 第十二章气体动理论 9/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 9/12 热运动与宏观运动的区别：温度所反 映的是分子的无规则运动，它和物体的整体 运动无关，物体的整体运动是其中所有分子 的一种有规则运动的表现. 注意

物理学 12-4理想气体分子平均平动动能与温度的关系 第五版 讨论 瓶氦气和一瓶氮气密度相同,分子平均平动动 能相同,而且它们都处于平衡状态,则它们 (A)温度相同、压强相同 (B)温度、压强都不同。 ③(C)温度相同,但氦气的压强大于氮气的压强 (D)温度相同,但氦气的压强小于氮气的压强 解 E=)h7∴7(N2)=7(He)P=mb少 k kr=p-T m(N2)>m(He,∴pN2)<p(He)心 第十二章气体动理论 0/12

第十二章 气体动理论 物理学 第五版 12-4 理想气体分子平均平动动能与温度的关系 10/12 （A）温度相同、压强相同。 （B）温度、压强都不同。 （C）温度相同，但氦气的压强大于氮气的压强. （D）温度相同，但氦气的压强小于氮气的压强. N k p nkT kT T V m 解 = = =  (N ) (He) m 2  m (N ) (He)  p 2  p 一瓶氦气和一瓶氮气密度相同，分子平均平动动 能相同，而且它们都处于平衡状态，则它们 讨 论 kt 3 2  = kT 2  = T T (N ) (He)