1.6 理想气体微观描述的初级理论

热学 第一章第6节，内容有 理想气体微观模型、理想气体压强公式、温度的微观意义、单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数、洛施密特常量，欢迎大家学习。

理想气体微观描述的初级理论

• 理想气体微观模型
  • 基本假定
    • 分子本身的线度比起分子之间的距离小得多而可忽略不计
    • 除碰撞的一瞬间外,分子间互作用力可忽略不计,分子在两次碰撞之间做自由的匀速直线运动
    • 处于平衡态的理想气体,分子之间及分子与器壁间的碰撞是完全弹性 碰撞,即气体分子动能不因碰撞而损失,在各类碰撞中动量守恒、动能守恒
  • 热学的微观理论对理想气体性质的所有讨论都是建立在上述三个基本假定的基础上的
  • 补充假定
    • 原因
      • 因为处于平衡态的气体均(不一定是理想气体)具有分子混沌性
    • 分子混沌性的基本精神
      • 在没有外场时,处于平衡态的气体分子应均匀分布于容器中
      • 在平衡态下任何系统的任何分子都没有运动速度的择优方向
      • 除了相互碰撞外,分子间的速度和位置都相互独立
• 理想气体压强公式
  • 解释
    • 任何宏观可测定量均是所对应的某微观量的统计平均值,所以器壁所受到的气体压强是单位时间内大数分子频繁碰撞器壁所给予单位面积器壁的平均总冲量,这种碰撞是如此频繁,几乎可认为是无间歇的,所施予的力也是恒定不变的，所以理想气体压强是不变的。
  • 公式
    • 每个气体分子的平均平动动能
  • 意义
    • 这两个公式表示了宏观量(气体压强)与微观量(气体分子平均平动动能或均方速率)之间的关系。
  • 适用范围
    • 实际上气体压强不仅存在于器壁,也存在于气体内部,对于理想气体,这两种压强的表达式完全相同
    • 气体分子碰壁数及气体压强公式均适用于平衡态气体
• 温度的微观意义
  • 分子热运动平均平动动能
    • 公式
    • 意义
      • 它表明分子热运动平均平动动能与绝对温度成正比,绝对温度越高,分子热运动越剧烈,绝对温度是分子热运动剧烈程度的量度,这是温度的微观意义所在
• 单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数
  • 由于大数粒子的无规则热运动,气体分子随时都与容器器壁发生频繁碰撞,处于平衡态下大数分子所组成的系统应遵循一定统计规律性,单位时间内碰撞在单位面积上的平均分子数(简称为气体分子碰撞频率或称气体分子碰壁数,恒定不变
  • 公式
• 洛施密特常量
  • 标准状况下 1 m³理想气体中的分子数以 n。表示