大学物理课件第15章 气体动理论1

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第15讲 分子动理论 气体及热力学定律(解析版)

第15讲 分子动理论 气体及热力学定律(解析版)

2020年高考物理二轮精准备考复习讲义第六部分选考模块第十五讲分子动理论气体及热力学定律目录一、理清单,记住干 (1)二、研高考,探考情 (2)三、考情揭秘 (7)四、定考点,定题型 (7)超重点突破1分子动理论、内能及热力学定律 (7)超重点突破2 气体热现象的微观意义、固体和液体 (9)超重点突破3气体实验定律与理想气体状态方程 (11)超重点突破4 气体的状态变化图象与热力学定律的综合问题 (14)五、固成果,提能力 (17)一、理清单,记住干a1.分子动理论:分子直径的数量级是10-10m;分子永不停息地做无规则运动;分子间存在着相互作用的引力和斥力.2.两种微观模型(1)球体模型(适用于固体、液体):一个分子的体积V0=43π(d2)3=16πd3,d为分子的直径.(2)立方体模型(适用于气体):一个分子占据的平均空间V0=d3,d为分子间的距离.3.晶体、非晶体的关键性区别为是否具有固定的熔点,只有单晶体才可能具有各向异性.晶体与非晶体可以相互转化.4.液晶是一种特殊的物质,既可以流动,又可以表现出单晶体的分子排列特点,在光学、电学物理性质上表现出各向异性,但不是所有性质.5.气体的“三定律、一方程”6.热力学定律(1)热力学第一定律:ΔU=Q+W(第一类永动机不可能制成).(2)热力学第二定律:自然界中进行的涉及热现象的宏观过程都具有方向性(第二类永动机不可能制成).7.牢记以下几个结论(1)热量不能自发地由低温物体传递给高温物体.(2)气体压强是由气体分子频繁地碰撞器壁产生的,压强大小与分子热运动的剧烈程度和分子密集程度有关.(3)做功和热传递都可以改变物体的内能,理想气体的内能只与温度有关.(4)温度变化意味着物体内分子的平均动能随之变化,并非物体内每个分子的动能都随之发生同样的变化.(5)内能与机械能不同.内能由物体内分子运动和分子间作用决定,与物体的温度和体积有关,具体值难确定,但永不为零;机械能由物体的速度、物体间相互作用、物体的质量决定,可以为零.二、研高考,探考情【2019·全国卷Ⅰ】(1)某容器中的空气被光滑活塞封住,容器和活塞绝热性能良好,空气可视为理想气体。

2024版大学物理热学ppt课件

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供了理论指导。
02
热力学在环保领域的应用
通过热力学分析和优化,降低能源消耗和减少污染物排放,促进环境保
护和可持续发展。
03
热力学在新能源领域的应用
热力学原理在太阳能、风能、地热能等新能源的开发和利用中发挥重要
作用,推动能源结构的转型和升级。
THANKS
感谢观看
气体输运现象及粘滞性、热传导等性质
粘滞性
气体在流动时,由于分子间的动量交换,会 产生阻碍流动的粘滞力。气体的粘滞性与温 度、压强有关。
热传导
气体中热量从高温部分传向低温部分的现象 称为热传导。热传导是由于分子间的碰撞传 递能量实现的。气体的热传导系数与温度、
压强有关。
04 固体、液体与相 变现象
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目录
• 热学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 气体动理论与分子运动论 • 固体、液体与相变现象 • 热辐射与黑体辐射理论 • 热学在生活和科技中应用
01 热学基本概念与 定律
温度与热量
温度
表示物体冷热程度的物理量, 是分子热运动平均动能的标志。
热量
在热传递过程中所传递内能的 多少。
制冷机原理
利用工作物质在低温下吸热并在高温下放热,实现制冷效果的装置。制冷机通过消耗一定的机械能或电能, 将热量从低温物体传递到高温物体。常见的制冷机有冰箱、空调和冷库等。
热力学第二定律与熵增原理
热力学第二定律
热量不可能自发地从低温物体传递到高温 物体而不引起其他变化。热力学第二定律 揭示了自然界中能量转换的方向性和不可 逆性。它是热力学基本定律之一,对热力 学理论的发展和应用具有重要意义。
太阳能利用技术探讨
太阳能集热器

大学物理PPT完整全套教学课件pptx(2024)

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2
匀速圆周运动的实例分析
3
2024/1/29
13
圆周运动
2024/1/29
01
变速圆周运动
02
变速圆周运动的特点和性质
03
变速圆周运动的实例分析
14
相对运动
2024/1/29
01 02 03
参考系与坐标系 参考系的选择和建立 坐标系的种类和应用
15
相对运动
2024/1/29
相对速度与牵连速度 相对速度的定义和计算
2024/1/29
简谐振动的动力学特征
分析简谐振动的动力学特征,包括回复力、加速度 、速度、位移等物理量的变化规律。
简谐振动的能量特征
讨论简谐振动的能量特征,包括动能、势能 、总能量等的变化规律,以及能量转换的过 程。
32
振动的合成与分解
2024/1/29
同方向同频率简谐振动的合成
分析两个同方向同频率简谐振动的合成规律,介绍合振动振幅、合 振动相位等概念。
5
大学物理的研究方法
03
观察和实验
建立理想模型
数学方法
物理学是一门以实验为基础的自然科学, 观察和实验是物理学的基本研究方法,通 过实验可以验证物理假说和理论,发现新 的物理现象和规律。
理想模型是物理学中经常采用的一种研究 方法,它忽略了次要因素,突出了主要因 素,使物理问题得到简化。
数学是物理学的重要工具,通过数学方法 可以精确地描述物理现象和规律,推导物 理公式和定理。
2024/1/29
适用范围
适用于一切自然现象,包括力学、热学、电磁学 、光学等各个领域。
应用举例
热力学第一定律、机械能守恒定律、爱因斯坦的 质能方程等。

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制冷技术分类
介绍根据制冷原理和应用领域划分的不同类型制冷技术,如压缩 式制冷、吸收式制冷、热电制冷等。
新型制冷技术介绍
简要介绍一些新兴的制冷技术,如磁制冷、声制冷等,并分析其 优缺点及发展前景。
25
常见制冷设备工作原理介绍
1 2
家用冰箱
详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标, 包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。
分析制冷技术在环境保护(如 减少温室气体排放)和可持续 发展方面的应用前景,讨论其 在实现绿色低碳发展中的重要 作用。
2024/1/30
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06
热学实验方法与技巧分享
2024/1/30
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温度测量方法及误差分析
接触式测温法
利用热平衡原理,使测温元件与被测物体接触,达到热平衡后测量测温元件的物理量。
2024/1/30
5
热力学第一定律
2024/1/30
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其 他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持不变。
数学表达式
ΔU=Q+W,其中ΔU表示系统内能的增量,Q表示系统吸收的 热量,W表示外界对系统做的功。
6
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,或不可能从单一热源 取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,或不可逆热力过程中熵的微 增量总是大于零。
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2024/1/30
1
contents
目录
2024/1/30
• 热学基本概念与原理 • 气体动理论与统计规律 • 热传导、对流与辐射传热方式 • 相变与相平衡原理及应用 • 热力学循环与制冷技术基础 • 热学实验方法与技巧分享

大学物理(下)1气体动理论共25页

大学物理(下)1气体动理论共25页
大学物理(下)1气体动理论
11、获得的成功越大,就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因, 节制使 人枯萎 。 12、不问收获,只问耕耘。如同种树 ,先有 根茎, 再有枝 叶,尔 后花实 ,好好 劳动, 不要想 太多, 那样只 会使人 胆孝懒 惰,因 为不实 践,甚 至不接 触社会 ,难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕,不悔(虽然只有四个字,但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己, 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体, 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米,如 果他不 曾希望 它长成 种籽; 单身汉 不会娶 妻,如 果他不 曾希望 有小孩 ;商人 或手艺 人不会 工作, 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
61、奢侈是舒适的,否则就不是奢侈 。——CocoCha nel 62、少而好学,如日出之阳;壮而好学 ,如日 中之光 ;志而 好学, 如炳烛 之光。 ——刘 向 63、三军可夺帅也,匹夫不可夺志也。 ——孔 丘 64、人生就是学校。在那里,与其说好 的教师 是幸福 ,不如 说好的 教师是 不幸。 ——海 贝尔 65、接受挑战,就可以享受胜利的喜悦 。——杰纳勒 尔·乔治·S·巴顿
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大学物理——气体动力学

大学物理——气体动力学
第五章 气体动力学
第五章 气体动力学
教学基本要求
一 了解气体分子热运动的图像 . 二 理解理想气体的压强公式和温度公式, 通 过推导气体压强公式,了解从提出模型、进行统计 平均、建立宏观量与微观量的联系,到阐明宏观量 的微观本质的思想和方法 . 能从宏观和微观两方面 理解压强和温度等概念 . 了解系统的宏观性质是微 观运动的统计表现 . 三 了解自由度概念,理解能量均分定理,会 计算理想气体(刚性分子模型) 的定体摩尔热容、 定压摩尔热容和内能 .
宏观可测量量 分子平均平动动能
1 2 k mv 2
压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果 .
5.4 分子的平均平动动能与温度的关系
第五章 气体动力学
温度的微观意义
1 N 1 m RT nkT P RT V NA V M
m Nm0 , M N Am0
N R n, k V NA
y
A2
o
- mv x mv x
v
A1
vy
y
z x
o
v vx
z
x
vz
5.3 压强公式 压强的统计意义
第五章 气体动力学
单个分子对器壁碰撞特性 : 偶然性 、不连续性.
大量分子对器壁碰撞的总效果 : 恒定的、持续 的力的作用 .
热动平衡的统计规律 ( 平衡态 )
dN N 1)分子按位置的分布是均匀的 n dV V
A1
y
2mvix
2 x vix
z
z x 两次碰撞间隔时间
x
单位时间碰撞次数
vix 2x
x
2 单个分子单位时间施于器壁的冲量 mvix
5.3 压强公式 压强的统计意义

大学物理 气体动理论


二、 能量按自由度均分定理
1 3 2 W m v kT 2 2
v x v y vz
2 2
2
1 2 v 3
1 1 1 1 1 2 2 2 2 mv x mv y mv z ( mv ) 2 2 2 3 2
1 2 1 2 1 2 1 mvx mv y mvz kT 2 2 2 2
(kT )
(RT )
(m T )
讨论
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 (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. 解
Nm k k T T p nkT V m m
M i E R T 2
是温度的单值函数E=f(T)
§3.4 麦克斯韦速率分布律
Maxwells law of distribution of speeds
对于由大量分 子组成的热力学系 统从微观上加以研 究时,必须用统计 的方法 .
小球在伽 尔顿板中的分 布规律 .
单个粒子行为--- 偶然 大量粒子行为--- 必然
Kinetic Theory of Gases
第三章 气体动理论
主要内容
§3-1 气体动理论的基本概念 §3-2 理想气体的压强和温度 §3-3 能量按自由度均分定理 §3-4 麦克斯韦速率分布律 §3-5 气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 §3-6 输运过程

热学概述
与热现象有关的性质和规律。
P P2 P3 ... 1
在一定温度下,混合气体的总压强等 于相混合的各种气体的分压强之和。

大学物理气体动理论

f(v)
v v+dv
v
在平衡态下, 设分子总数为N, 速率在v~v+dv区间的 分子数为dN个, 那么 表dN示:
N
——速率在v~v+dv区间的分子数占总分子数的比率。
或一个分子速率处于v~v+dv区间的概率。
dN ~ dv N ~ v f (v)
即 dN f (v)dv N
由 dN f (v)dv N
总之, 理想气体可看作是一群彼此间无相互作用 的无规运动的弹性质点的集合。
二、平衡态的统计假设——等几率原理
1、理想气体处于平衡态时, 分子出现在容器内 各处的几率相等。即分子数密度处处相等, 具 有分布的空间均匀性。
2、分子朝各个方向运动的几率相等, 具有运动 的各向同性。
v 0, vx vy vz 0
(4)粒子的平均速率、方均根速率和最概然速率。
解 (1) 按图所示的速率分布曲线形状, 应有
kv
f
(v)
0
(v v0 ) (v v0 )
由速率分布函数的归一化条件, 可得
f (v)dv
0
v0 0
kvdv
1 2
kv 02
1
故速率分布函数为
2v
f
(v)
v02 0
(v v0 ) (v v0 )
f(v)

f (v) dN
Ndv
v v+dv
v
f (v) 称为分子的速率分布函数。
其物理意义是:在速率v附近, 单位速率区间内的分子 数占总分子数的比率。
或一个分子速率出现在v附近单位速率区间内的概率。
所以 f (v) 也称为分子速率分布的概率密度。
3、关于速率分布函数的几点重要讨论:

大学物理气体动理论


19
1 1 1 1 1 2 1 3 1 2 2 2 mvx = mvy = mvz = ( mv ) = ( kT) = kT 2 2 2 3 2 3 2 2
气体分子沿X,Y,Z三个方向运动的平均平动 三个方向运动的平均平动 气体分子沿
推 广
动能完全相等, 动能完全相等,可以认为分子的平均平动动 3 均匀分配在每个平动自由度上。 能 kT 均匀分配在每个平动自由度上。 2
) 第二篇 热学(Heat)
热学是研究与热现象有关的规律的科学。 热学是研究与热现象有关的规律的科学。 热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。 热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。 大量分子的无规则运动称为热运动。 大量分子的无规则运动称为热运动。 热学的研究方法: 热学的研究方法: 1.宏观法 宏观法. 宏观法 最基本的实验规律→逻辑推理(运用数学 运用数学) 最基本的实验规律→逻辑推理 运用数学 -----称为热力学。 称为热力学。 优点:可靠、普遍。 缺点:未揭示微观本质。 优点:可靠、普遍。 缺点:未揭示微观本质。 2.微观法 微观法. 微观法 物质的微观结构 + 统计方法 ——称为统计力学 称为统计力学 其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论 气体动理论) 其初级理论称为气体分子运动论 气体动理论 优点:揭示了热现象的微观本质。 缺点:可靠性、 优点:揭示了热现象的微观本质。 缺点:可靠性、 普遍性差。 普遍性差。 1
PV =
M
µ
RT
理想气体的分子可视为弹性的、自由运动的质点。 理想气体的分子可视为弹性的、自由运动的质点。 10
二.理想气体的压强公式的推导 气体对器壁的压强应该是大量分子对 容器不断碰撞的统计平均结果。 容器不断碰撞的统计平均结果。

大学物理气体动理论ppt

第四章 气体动理论( Kinetic theory of gases )
热学(Heat)
热学是研究与热现象有关的规律的科学。
海 热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。

大量分子的无规则运动称为热运动。
纳 热学的研究方法:

百 1.宏观法. 最基本的实验规律逻辑推理(运用数学) ------称为热力学。致

海南大学
第四章 气体动理论( Kinetic theory of gases ) 教学目的和要求
1.了解气体动理学理论的基本观点;
2.了解麦克斯韦气体分子速率分布律和分子速率分布函数 海 的物理意义;掌握气体分子热运动的最概然速率、平均速率 大
和方均根速率的意义及其计算方法;

3.掌握理想气体的平均平动动能与温度的关系,了解理 道
2)分子各方向运动概率均等
海儋 分子运动速度
vi
vixi
viy
j
viz k
大 宝
纳 州
各方向运动概率均等
百立
vx vy vz 0
道 岛 致生
x 川业
方向速度平方的平均值
v
2 x
1 N
vi2x
i
远根
各方向运动概率均等
v2x
v2y
v2z
1 v2 3
华海南热南带大农业学大学
第四章 气体动理论( Kinetic theory of gases )

第四章 气体动理论



百 (Kinetic theory of gases) 致
川 远
海南大学
第四章 气体动理论( Kinetic theory of gases )
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