2012年自考物理(工)復(fù)習(xí)指導(dǎo)七
四、氣體動理論壓強(qiáng)公式(領(lǐng)會)
這一段研究的是壓強(qiáng)與氣體分子運(yùn)動的關(guān)系。
要領(lǐng)會的是:理想氣體的微觀模型就是把理想氣體看成是許多個(gè)分子本身體積忽略,除碰撞時(shí)以外相互間無作用力的彈性小球的集合。理想氣體壓強(qiáng)公式要記憶:
這個(gè)公式表明,氣體的壓強(qiáng)成因是由大量分子對器壁的碰撞而產(chǎn)生的,它反映了大量分子對器壁碰撞而產(chǎn)生的平均效果,只有在分子數(shù)足夠大時(shí),器壁所獲得的沖量才有確定的統(tǒng)計(jì)平均值,離開大量分子,壓強(qiáng)就失去了意義。這個(gè)公式給出了壓強(qiáng)這個(gè)宏觀量與表征氣體內(nèi)部分子運(yùn)動微觀量的統(tǒng)計(jì)平均值的關(guān)系。
五、氣體動理論溫度公式(識記)
這一段研究溫度與氣體分子運(yùn)動的關(guān)系。
根據(jù)一番推導(dǎo),氣體動理論溫度公式
這個(gè)公式表明,氣體分子的平均動能只與溫度有關(guān),并與熱力學(xué)溫度T成正比,而與氣體的種類無關(guān)。同上面壓強(qiáng)公式一樣,我們知道了氣體平均動能是大量分子熱運(yùn)動平均動能的統(tǒng)計(jì)平均值。溫度是大量分子熱運(yùn)動的集體表現(xiàn)。對于個(gè)別分子,若說它的溫度是多少是沒有意義的。
對于上面的公式,不但要記憶公式本身,還要記住玻爾茲曼常量 k 的數(shù)值和單位:
k=R/NA = 1.38×1023 J/K
六、能量按自由度均分定理、理想氣體的內(nèi)能
這一段研究氣體分子熱運(yùn)動能量的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。經(jīng)研究,我們發(fā)現(xiàn),在平衡狀態(tài)下,分子的任何一種熱運(yùn)動形式的每一個(gè)自由度具有相同的平均動能,其大小都等于kT/2。這一定理就稱為能量按自由度均分定理,它表明,分子的自由度越大,其熱運(yùn)動的平均動能越大。這里的分子自由度數(shù)目要了解一下,單原子分子的自由度為3(三個(gè)方向平動),剛性雙原子的自由度為5(再加兩個(gè)轉(zhuǎn)動),其他剛性分子的自由度為6。
理想氣體的內(nèi)能(簡單應(yīng)用):現(xiàn)在不僅研究分子的熱運(yùn)動的動能,還包括了分子間作用力造成的勢能。物體內(nèi)部所有分子的熱運(yùn)動動能和勢能和分子間相互作用的勢能總和起來就是物體的“內(nèi)能”,好比是宏觀上所講的“機(jī)械能”。可是仔細(xì)一看,理想氣體的分子間沒有相互作用。所以理想氣體的內(nèi)能只包括分子熱運(yùn)動的動能的總和。
所以在溫度T時(shí),有i個(gè)運(yùn)動自由度的氣體理想氣體的內(nèi)能為:
這就是理想氣體的內(nèi)能公式,請記住它,說不定就讓你用這個(gè)公式算一算氣體的質(zhì)量喲。
七、氣體分子熱運(yùn)動速率分布定律(識記)
麥克斯韋速率分布函數(shù)的意義:1、速度v=0時(shí),f(v)=0,在速度0<v<∞中間,f(v)有一極大值。
2、在v=vp 的極大值速率附近的單位速率間隔內(nèi)分子數(shù)百分比更大。vp稱更概然速率。
3、氣體分子的速率分布與溫度有關(guān)。
要記一下根據(jù)麥克斯韋速率分布函數(shù)得到的三種統(tǒng)計(jì)平均值公式:
1、更概然速率
可見溫度越高,vp越大,分子質(zhì)量m越大,則vp越小。
2、平均速度
可見溫度越高,平均速度v越大,分子質(zhì)量越大,則v越小。
3、方均根速率
可見溫度越高、方均根速率越大;分子質(zhì)量越大,方均根速率越小。
在一定的理想氣體中,一定溫度下,三種速率中,方均根速率更大,平均速率次之,更概然速率則更小。三種速率有各自應(yīng)用。
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