熱學是研究物質與冷熱有關的物理性質及變化規律的科學。熱學的研究對象包括氣體,液體和固體,它主要研究這些物質內大量微觀粒子的熱運動規律。與固體和液體相比,氣體的熱運動規律相對比較簡單,並能反映熱運動的一般規律。
熱力學和統計物理是熱學的兩個組成部分和兩種研究方法,相輔相成,互相補充。下面我們從這兩個角度出發,研究氣體動理論。
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①宏觀物體由大量微觀粒子-分子或原子組成,且分子間有間隙
②分子都在不停地做無規則運動,且劇烈程度與物體溫度有關
③分子間有相互作用力
(1)定義:
由大量微觀粒子組成的宏觀、有限的體系稱為熱力學系統
(2)分類:
①孤立系統:與外界沒有任何相互作用的系統稱為孤立系統
②封閉系統:與外界有能量交換但沒有物質交換的系統稱為封閉系統
③開放系統:與外界既有能量交換又有物質交換的系統稱為開放系統
(1)平衡態:在沒有外界影響條件下,熱力學系統的宏觀性質長時間內不發生變化
(2)熱平衡:宏觀物體各部分以及物體同外界之間都沒有熱量交換
(3)準靜態平衡:狀態變化過程進行得非常緩慢,以至於過程中的每一個中間狀態都近似於平衡態
(1)體積:氣體分子所能達到的空間
(2)壓強:氣體垂直作用於器壁表面單位面積上的力,是大量氣體分子與器壁碰撞的宏觀表現
(3)溫度:物體冷熱程度的數值表示,溫度的數值標定方法稱為溫標
分別與第三個系統處於同一熱平衡態的兩個系統必然也處於熱平衡
①分子本身線度遠小於分子間距離,分子看作質點,且遵從經典力學規律
②除碰撞的瞬間,分子間無相互作用
③碰撞為完全彈性碰撞
①分子處於容器內任一位置的概率相同,分子數密度處處相等(均勻分布)
②分子沿各個方向運動的概率相同
③分子速度在各個方向的各種平均值相等
在溫度為T 的平衡態下,物質分子的每一個自由度都具有相同的平均動能0.5kT
相同氣體,溫度越高,最概然速率越大;
相同溫度,氣體分子量越大,最概然速率越小。
①自由程:分子兩次相鄰碰撞之間自由通過的路程叫自由程,在連續兩次碰撞之間 可能經過的各段自由路程的平均值稱為平均自由程
②平均碰撞率:一個分子在單位時間內所受到的平均碰撞次數稱為平均碰撞頻率
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