南京大学：《物理化学》课程教材电子教案（PPT教学课件，第五版）第01章 气体

第一章气体 内容选择 1.1 气体分子动理论 1.2 摩尔气体常数R 1.3 理想气体状态图 1.4 分子运动的速率分布 1.5 分子平动能的分布 1.6 气体分子在重力场中的分布 1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 1.8 实际气体 1.9 气液间的转变一实际气体的等温线和液化 1.10压缩因子图 2025/1112

2025/1/12 内容选择 第一章 气 体 1.1 气体分子动理论 1.2 摩尔气体常数R 1.3 理想气体状态图 1.4 分子运动的速率分布 1.7 分子的碰撞频率与平均自由程 1.5 分子平动能的分布 1.8 实际气体 1.6 气体分子在重力场中的分布 1.9 气液间的转变－实际气体的等温线和液化 1.10 压缩因子图

第一章气体 聚集状态： 物质的聚集状态通常有气、固、液三种状态。 在研究放电管中电离气体的性质时，发现了一种 新的导电流体，（包括带正负电荷的离子、电子以及 少量未经电离的分子、原子等，整体呈电中性，故称 为等离子体)，被称为物质的第四态。 另外有人把超高压、超高温下的状态称为第五态。 此外还有超导态、超流态等等。 2025/1/12

2025/1/12 -物质的聚集状态通常有气、固、液三种状态。 另外有人把超高压、超高温下的状态称为第五态。 此外还有超导态、超流态等等。 在研究放电管中电离气体的性质时，发现了一种 新的导电流体，(包括带正负电荷的离子、电子以及 少量未经电离的分子、原子等，整体呈电中性，故称 为等离子体)，被称为物质的第四态。 聚集状态: 第一章 气 体

第一章气体 历史上人们对气态物质的性质研究的比较多， 获得了许多经验定律，然后对气体分子的运动 设计微观运动模型，从理论的角度深入研究气 体分子运动的规律 即从宏观到微观并利 用微观图像使宏观现象得到解释。 2025/1112

2025/1/12 第一章 气 体 历史上人们对气态物质的性质研究的比较多， 获得了许多经验定律，然后对气体分子的运动 设计微观运动模型，从理论的角度深入研究气 体分子运动的规律-即从宏观到微观并利 用微观图像使宏观现象得到解释

1.1气体分子动理论 本节内容 气体分子动理论的基本公式 二、 压力和温度的统计概念 三 ,气体分子运动公式对几个经验定律的说明 四、分子平均平动能与温度关系 2025/1/12

2025/1/12 本节内容 一、 气体分子动理论的基本公式 二、 压力和温度的统计概念 三、 气体分子运动公式对几个经验定律的说明 四、 分子平均平动能与温度关系 1.1 气体分子动理论

1.1气体分子动理论 对于气体在低压及较高温度下的行为，在历 史上曾经归纳出一些经验定律： 波义尔R.Bolye,.1662)定律；盖·吕萨克 (J.Gay-Lussac,1808)定律等。从这些经验定 律可以导出低压下气体的P、V、T之间的关系 式pV=nRT。 2025/1112

2025/1/12 对于气体在低压及较高温度下的行为，在历 史上曾经归纳出一些经验定律: 1.1 气体分子动理论 波义尔(R.Bolye, 1662)定律；盖·吕萨克 (J. Gay-Lussac, 1808)定律等。从这些经验定 律可以导出低压下气体的P、V、T 之间的关系 式 pV = nRT

1.1气体分子动理论 这种联系压力、体积和温度三者间的关系式称 为状态方程式。我们把在任何压力任何温度下 都能严格遵从pV=nRT的气体叫做理想气体。 此式又叫做理想气体的状态方程式。 理想气体实际上是一个科学的抽象概念，客 观上并不存在，它只能看作是实际气体在压 力很低时的一种极限状况。 2025/1/12

2025/1/12 这种联系压力、体积和温度三者间的关系式称 为状态方程式。我们把在任何压力任何温度下 都能严格遵从pV = nRT的气体叫做理想气体。 此式又叫做理想气体的状态方程式。 理想气体实际上是一个科学的抽象概念，客 观上并不存在，它只能看作是实际气体在压 力很低时的一种极限状况。 1.1 气体分子动理论

气体分子动理论的基本公式 为进一步说明为什么理想气体的P、V、T之间 会具有pV=nRT这样简单的关系，人们根据对 宏观现象的认识，提出了分子运动的微观模型， 然后根据所设想的运动模型来推导运动的规律。 如果据此所推出的结论与实验事实相符，则说 明所设想的模型是合理正确的，经反复考验修 正后，即可上升为理论。 2025/1112

2025/1/12 为进一步说明为什么理想气体的P、V、T之间 会具有pV = nRT这样简单的关系，人们根据对 宏观现象的认识，提出了分子运动的微观模型， 然后根据所设想的运动模型来推导运动的规律。 如果据此所推出的结论与实验事实相符,则说 明所设想的模型是合理正确的,经反复考验修 正后,即可上升为理论。 一 . 气体分子动理论的基本公式

气体分子动理论的基本公式 1、气体分子运动的微观模型（动理论）P10-1 (1)气体是大量分子的集合体。相对于分子与分 子间的距离以及整个容器的体积来说，气体分 子本身的体积是很小的，可以忽略不计，因此 常可以将气体分子当作质点来处理。 (2)气体分子不断地作无规则的运动，均匀分布 在整个容器之中。 (3)分子彼此的碰撞以及分子与器壁的碰撞是完 全弹性的（即在碰撞前后总动量不损失） 2025/1/12

2025/1/12 1、气体分子运动的微观模型(动理论)P10-11 (1)气体是大量分子的集合体。相对于分子与分 子间的距离以及整个容器的体积来说，气体分 子本身的体积是很小的，可以忽略不计，因此 常可以将气体分子当作质点来处理。 (2)气体分子不断地作无规则的运动，均匀分布 在整个容器之中。 (3)分子彼此的碰撞以及分子与器壁的碰撞是完 全弹性的(即在碰撞前后总动量不损失）。 一 . 气体分子动理论的基本公式

气体分子动理论的基本公式 2、气体分子动理论的基本方程式 根据气体分子动理论（微观模型）所导出的基本方 程式 PV=1/3mNμ2（推导过程P11-14) 式中P:是N个分子与器壁碰撞后所产生的总效应， 具有统计平均的意义；：根均方速率，是一个微观 量的统计平均值，它不能由实验直接测量。 P和V:可以直接由实验量度的宏观量。 因此式PV=13mNμ2是联系宏观可测量与微观不可测 量之间的桥梁。 2025/1112

2025/1/12 2、气体分子动理论的基本方程式 根据气体分子动理论(微观模型)所导出的基本方 程式 PV=1/3mNμ2 (推导过程P11-14) 式中P：是N个分子与器壁碰撞后所产生的总效应， 具有统计平均的意义；μ：根均方速率，是一个微观 量的统计平均值，它不能由实验直接测量。 P和V：可以直接由实验量度的宏观量。 因此式 PV=1/3mNμ2是联系宏观可测量与微观不可测 量之间的桥梁。 一 . 气体分子动理论的基本公式

二、压力和温度的统计概念 1、压力的统计平均意义（压力定义见P12) (1)对于气体中的某一个分子来说，它与器壁的 碰撞是不连续的，而且它的速度也因分子间的 互相碰撞而不断地变化，所以个别分子与器壁 碰撞时，在单位时间、单位体积上所引起的动 量变化是起伏不定。但由于气体是大量分子的 集合，尽管个别分子的动量变化起伏不定，但 是平均压力却是一个定值，并且是一个宏观可 测的物理量。 2025/1/12

2025/1/12 二、压力和温度的统计概念 1、压力的统计平均意义(压力定义见P12) (1)对于气体中的某一个分子来说，它与器壁的 碰撞是不连续的，而且它的速度也因分子间的 互相碰撞而不断地变化，所以个别分子与器壁 碰撞时，在单位时间、单位体积上所引起的动 量变化是起伏不定。但由于气体是大量分子的 集合，尽管个别分子的动量变化起伏不定，但 是平均压力却是一个定值，并且是一个宏观可 测的物理量