PART 1-氣體分子熱運動的統計規律性
1.1 氣體分子熱運動的特征
1.1.1 分子動理論的三個基本觀點
①宏觀物體是不連續的,由大量微觀粒子(分子或原子)組成,如,1mol水里有xxx個分子
②物質內的分子在不停地做無規則熱運動,其劇烈程度與溫度有關:擴散現象&&布爾運動
③分子間有相互作用力
▅分子間簡介
統計規律:大量偶然事件(隨機事件)整體上表現出來的規律
特點:
①統計規律是大量偶然事件在宏觀上所體現出來的規律性,只適用於大量隨機事件
②統計規律是與單個粒子遵循的力學規律有着本質區別的不同規律。當大量偶然事件的數目極大,在觀上表現出一種確定性。這種確定性不是單個粒子運動規律的簡單疊加, 因為單個粒子的具體運動情況瞬息萬變,呈現出雜亂無章的特點,具有明顯的偶然性,是無序性的表現
③統計規律與系統所處的條件有關.例如在伽耳頓板實驗中,如果依次改變漏斗口位置、鐵釘分布,則對應的分布曲線將隨之改變.但不管系統所處條件怎樣改變,足夠多的小 球在小槽內的分布都服從一的統計規律性
④統計規律總伴有漲落現象。如在伽耳頓板實驗中,在相同條件下 (包括小球總數一 定且足夠多),多次重復實驗,每次落入某個小槽的小球數不是完全相等的,其值以某統計平均值為中心,做隨機的起伏變化。其偏差有大有小,有正有負,這種偏離統計平均值的現象稱為漲落現象。通過伽耳頓板實驗還可表明,粒子總數 N 越少,漲落現象越明顯.如果 粒子數 N 少到一定程度,漲落太大,統計規律也就失去了意義。而對宏觀物質系統,其漲落一般極其微小而可忽略。
1.2 統計物理學的基本概念
1.2.1 隨機試驗和隨機變量
1.2.2 概率
1.2.3 概率密度
離散型隨機事件是針對離散的值的,比如骰子的點數只能是1~6,所以要擴展一下,到連續隨機變量
1.2.4 統計平均值
1.2.5 宏觀量與微觀量
1.3 統計方法對氣體的應用
## 等概率假設:處在平衡態的孤立系統,各微觀態出現的概率相等(所以下面xyz軸的速度分量都是一樣的)
可以想一下,xyz都是等價的,所以可以隨便交換,所以各占了1/3
平動:剛體上任意一條線段在各個時刻的位置都保持平行;(平移吧。。)
PART 2-理想氣體的壓強 溫度的微觀本質
2.1 理想氣體的微觀模型
2.2 理想氣體壓強公式及其統計意義
這就像雨點打在雨傘上的情形,單個或少量雨點打在雨傘上時, 打傘者感受到的是間斷的作用力,而當大量密集的雨點打在雨傘上時,就會感受到一個 持續向下的壓力。
下面利用理想氣體的微觀模型和統計方法推導理想氣體的壓強公式,從而闡明理想氣體 壓強的微觀本質及其統計意義
理想氣體壓強公式建立了宏觀量壓強p與分子平均平動動能
和分子數密度n的關系,而 ε — t 和n都是微觀量的統計平均值,反映了壓強也是一個統計平均量,實質上是大量分子對器壁碰撞產生的平均效果,對個別或少量分子來說,壓強是沒有意義的,從而揭示了壓強 的微觀本質以及統計意義. 需要指出的是,理想氣體壓強公式是一個統計規律,其中包含了不能直接測量的微觀 量,因此不能通過實驗直接驗證.但從壓強公式出發推證的有關理想氣體的實驗定律,間接地證明了它的正確性.(在第七章里是可以用實驗驗證的)
2.2 溫度的微觀本質
2.2.1微觀本質
tem越低,分子的平均平動動能越小,但當溫度=0時,氣體分子運動完全停止是錯誤的!因為氣體在到達0°C之前就已經變成了液體或固體,理想氣體狀態方程不成立了~
大量分子熱運動平均平動動能的量度,是物體內部分子熱運動劇烈程度的標志
2.2.2 方均根速率
2.2.3 道爾頓分壓速率
設由多種化學成分組成的混合氣體貯於一密閉容器中,相互之間不起反應,處於平衡態,溫度是確定的,則各種氣體的分子平均平動動能相等,並等於混合氣體的分子平均平動動能