第二章

气体分子动理论的 基本概念

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第二章 气体分子动理论的基本概念

§1 物质的微观模型 §2 理想气体的压强 §3 温度的微观解释 §4 分子力 §5 范德瓦尔斯气体的压强

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§1 物质的微观模型 一、宏观物体是由大量微观粒子组成的。 宏观物体是由大量微观粒子组成的。

微观粒子做永不停息的无规则热运动， 二 、 微观粒子做永不停息的无规则热运动 ， 运动剧烈程度与温度有关。 运动剧烈程度与温度有关。 三、分子间有相互作用力。 分子间有相互作用力。

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三种物质聚集态的图像

热运动

分子力

离散

凝聚

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“假如由于某种大灾难，所有的科学知识都丢失 假如由于某种大灾难， 了，只有一句话传给下一代，那么怎样才能用最少 只有一句话传给下一代， 的词汇来表达最多的信息呢？ 的词汇来表达最多的信息呢？我相信这句话是原子 的假设(或者说原子的事实， 的假设(或者说原子的事实，无论你愿意怎样称呼都 行) ：所有的物体都是用原子构成的——这些原子是 所有的物体都是用原子构成的——这些原子是 一些小小的粒子，他们一直不停地运动着。当彼此 一些小小的粒子，他们一直不停地运动着。 略微离开时相互吸引，当彼此过于挤紧时又互相排 略微离开时相互吸引， 斥。只要稍微想一下，你就会发现，在这一句话中 只要稍微想一下，你就会发现， 包含了大量的有关世界的信息。 包含了大量的有关世界的信息。” ——理查德 ——理查德·费恩曼 理查德·

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§2 理想气体的压强 一、理想气体的微观模型 （1）忽略分子大小 ） （2）除碰撞外无相互作用 ） （3）弹性碰撞 ） 理想气体分子像一个个很小的彼此间无相 互作用的遵守经典力学规律的弹性质点。 互作用的遵守经典力学规律的弹性质点。

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二、 理想气体压强公式的推导 前提：平衡态， 忽略重力， 分子看成质点 前提：平衡态， 忽略重力， （只考虑分子的平动）； 只考虑分子的平动）； 设：同种气体，分子质量为m， 同种气体，分子质量为 体积， 体积 N—总分子数， V—体积， 总分子数， 总分子数

N n= V

—分子数密度（足够大）， 分子数密度（足够大）， 分子数密度

r 的分子数密度， — 速度为 v i的分子数密度，

n = ∑ ni

i

8

ni

分子截面面积） 推导： 取器壁上小面元dA（ 分子截面面积 推导： 取器壁上小面元 （>>分子截面面积）

小 柱 体 器 r 壁 第2步： 内所有v 分子对 冲量： 冲量： 步 dt内所有 i 分子对dA冲量 dA

一个分子对dA量 第1步： 步 一个分子对 量： 2mvix

r vi

dIi = (2mvix)(nivixdtdA) = 2 ni mvix2 dt dA

vixdt

x

内所有分子对dA冲量 第3步：dt内所有