大学物理第五章气体动理论

这是一篇关于大学物理第五章气体动理论的思维导图，包括：平衡态理想气体物态方程、理想气体的微观模型 、理想气体的压强和温度公式、能量均分定理理想气体的内能、真实气体范德瓦尔斯方程、气体的输运现象。

大学物理第五章气体动理论

• 平衡态 理想气体物态方程。
  • 平衡态 准静态过程
    • 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态，否则就是非平衡态
    • 从微观方面看，组成系统的分子的热运动是永不停息的，通过分子的热运动的相互碰撞，这种效果在宏观上表现为不随时间变化的。所以平衡态实际上是热动平衡状态。
    • 气体从一个状态不断的变化到另一状态，经历的是一个状态变化的过程。如果过程进程的十分缓慢，是所经历的一系列中间状态都无限接近平衡状态，这个过程就叫做准静态过程或平衡过程。
  • 状态参量
    • p v t叫做气体的状态参量
  • 理想气体的物态方程
    • 表示平衡态的三个参量p,V,T之间存在一定的关系。我们把反应气体的p,V,T之间的关系是叫做气体的物态方程。pV=mRT/M
• 理想气体的微观模型
  • 气体分子热运动特征
    • 大量分子的无规则运动叫做分子热运动。悬浮在水中，植物颗粒不停地在做纷乱的无定向运动。叫所谓布朗运动。
  • 理想气体的微观模型
    • 一气体分子的大小与气体分子之间的距离相比要小得多，因此分子的大小可以忽略不计。二，由于分子力的作用距离很短，可以认为气体分子之间除了碰撞的瞬间外，分子间的相互作用力可忽略不计。三,分子间的碰撞以及分子与容器壁的碰撞，可以看做完全弹性碰撞。这样气体分子的动能就不会因碰撞而损失。
• 理想气体的压强和温度公式。
  • 理想气体压强公式的推导
    • p=2/3n(1/2mv²)=2/3nε
  • 温度的本质和统计意义
    • ε=1/2mv²=3/2kT
      • 该公式揭示了气体温度的统计及气体的温度是气体分子平均平动动能的量度。由此可见，温度是大量气体分子热运动的集中表现。具体统计的意义:对个别分子说他有温度是没有意义的。
  • 气体分子的方均根速率
    • v=(v²)½
• 能量均分定理 理想气体的内能
  • 分子的自由度
  • 能量按自由度均分定律
    • 温度为t的平衡态下气体分子任意自由度的平均动能都按照这样的分配原则，叫做能量按自由度均分定理。
  • 理想气体的内能
    • 气体分子的能量以及分子与分子之间的势能构成气体内部的总能量称为气体的内能。
• 真实气体 范德瓦尔斯方程。
  • 真实气体的等温线
  • 范德瓦尔斯方程
    • （p+m²a/M²V²)(V-mb/M)=mRT/M
  • 范德瓦尔斯方程的等温线和真实气体的等温线
• 气体的输运现象。
  • 黏滞现象
  • 热传导现象
  • 扩散现象
    • 如果容器中各部分的气体种类不同或同一种气体在容器中各部分的密度不同，经过一段时间后允许中各部分气体的成分以及气体的密度都将趋向均匀一致，这种现象叫做扩散现象
• 分子碰撞和平均自由程
  • 分子碰撞的研究
  • 平均自由程公式
    • λ=v/z=1/(2½πd²n)
• 麦克斯韦-波尔兹曼能量分布律，重力场中粒子按高度的分布。
  • 麦克斯韦-玻耳兹曼能量分布率
    • ∆N=nexp(-ε/kT)∆x∆y∆z
  • 重力场中粒子按高度的分布
• 麦克斯韦速率分布率
  • 气体分子的速率分布函数
    • 对单个分子来说，他表示分子速率在微附近单位速率区间内的概率。
  • 麦克斯韦速率分布率
    • 一定温度下速度大小与v相近的气体分子的百分率为最大。也就是说，以相同速率间隔来说，气体分子中速率大小在v附近的概率为最大。
  • 分子速率的统计平均值
  • 分子速率的实验测定