气体分子速度分布

适用的申请人课程名称学科名称第18讲气体分子速度分布作业方法方法讲座作业地方教室作业时间小时教学目的了解费率分布函数和麦克斯韦费率分布定律的含义. 了解这三种费率，并了解自由通行的概念. 1.麦克斯韦气体分子速度分布速率1.实验确定气体分子速度分布2.麦克斯韦气体分子速度分布规律2.平均分子碰撞数和平均自由程3.气体迁移现象1.粘性现象2.导热现象3 . 1.扩散现象4.热力学第二定律的统计意义1.熵和无序2.微观状态的混乱程度和数量3.熵和热力学概率玻尔兹曼关系法速度实验装置的课程: 第18讲: 气体分子速度分布目的: 了解速度分布函数和麦克斯韦速度分布定律的含义. 了解这三种费率，并了解自由通行的概念. 要点: 1.麦克斯韦气体分子速度分布率1.实验确定气体分子速度分布2.麦克斯韦气体分子速度分布定律3.三个统计定律2.平均分子碰撞时间和平均自由程3.气体迁移现象1. 粘性现象2.导热现象3.扩散困难现象: 了解速率分布函数和麦克斯韦速率分布定律的含义，了解这三种速率，并了解自由路径的概念. 主要方法: 演讲，讨论，练习，基本要求: 了解利率分布函数的含义和麦克斯韦利率分布规律.

了解中等速率，并了解验证速率分布规律的实验基础. 了解玻尔兹曼能量分布定律的重要性以及重力场中粒子数密度的公式. 了解平均分子碰撞频率和平均自由程的概念. 教学内容: 6.6麦克斯韦速度分布规律6.6.1实验孔足够小，可以改变沉积物的厚度来测量气体速度分布. 该基础科教研室的粒子速度分布实验曲线如图6-8所示. 6.6.2气体分子速度分布规律（函数）由于分子数量众多且频繁发生碰撞，因此单个分子速度的值是任意的. 但是，从分子的平均平移动能的公式中可以知道: 当温度T固定时，可以确定大量分子的均方根速度. 注意: 在平衡状态下，尽管单个分子的速度值是偶然的，但大量分子的速度符合某些统计定律. 麦克斯韦理论上推导出以下规则: kTmv速度分布的概念分子的可能速率值: 表示第i个速率区间中的分子数量占分子总数的百分比或表示该速率的概率单个分子的值落在该区间内. 实验证明: 在平衡状态下，不同间隔的分布是确定的. 通过实验已知气体分子速度分布规律: 速度分布函数的连续函数. 图6-9不同温度下的速度分布曲线. 图6-8分子速度分布实验曲线基础研究系dvdN物理意义: 速度接近单位速率区间内的概率. 归一化条件: 三种速率: 1）最可能速率（最可能速率）对应于分子速率分布曲线最大值的速率. 三种摩尔比的比较如图6-11所示.

众所周知，f（v）是一个速率分布函数，它说明了以下公式的物理含义: （1）f（v）dv； （2）nf（v）dv，其中n是分子的数密度； （3）答案: （1）f（v）dv表示间隔内分子速度的概率. （2）nf（v）dv表示单位体积，分子速度为vf，速度为v. 图6-10速率区间的定义图6-11三种速率的比较教学与研究的比率基层部门. 解决方案: 在温度T = 300K时，最可能的氢气（H）速率为1579032 30031 157910 1579 3000 15793000 157910 1579 1500 15791500所以27 27 15003000 15793000 15791500重力场中的粒子根据麦克斯韦速度分布中的高度分布速率，并且有一个系数kT mv玻尔兹曼统计: 在温度T的平衡状态下，任何系统的微观粒子都根据该状态分布，即，在特定状态间隔内的粒子数与能量有关状态间隔中的粒子数量，与kT基础部的原子有关. 不同能级的原子数kT RTgh kTmgh kT气体密度随高度而变化. 恒温空气压力公式（高度计）: 假设温度不随海拔高度变化，RT gh molkTe RTgh. 从这个公式，我们可以知道可以根据压力变化来测量高度. 由于实际温度也会随海拔高度而变化，因此大气高度的测量值在一定范围内，是近似的测量值.

高度h 6.8分子的平均碰撞数和平均自由程可从上式获得. 分子每单位时间的平均碰撞数称为平均碰撞数. 图6-12能级图6-13平均碰撞数和平均自由度该计算基于基础系教学与研究部门的平均碰撞数Z的计算: 假设分子A圆柱中的分子具有相对平均半径比率的分子将与分子A碰撞. 圆柱体的面积为106.9特殊情况: 如果储气罐的线性度小于平均值，则在计算自由程时，实际平均自由程为集装箱线. 6.9气体中的迁移现象当系统各个部分的物理特性（例如流速，温度或密度）不一致时，系统将处于不平衡状态. 到目前为止，非平衡问题尚未完全解决. 该理论只能处理一部分，而另一部分仍在研究中. 最简单的非平衡问题: 当不受的空气层，并且该层驱动相邻的层直到驱动圆盘A. 由于速度不同，相邻流体之间的相互作用力称为内部摩擦力或粘性力. 流速不一致，如图6-14所示. 粘性现象是由基础系的教学研究部门设定的. dS上层流体对下层流体的粘性力为df，反应为df. 这对力量符合牛顿第三定律.

将实验测量的ds dZ du df称为粘度系数. 20 1.00510 -3 Pa s，空气为1.71 10 -7 Pa使用分子运动学理论，上述公式可以从微观世界推导出. 在微观上，这种粘性力是动量传递的结果. 下层: 平均自由路径的面积，每单位时间通过dS面积的面积，将运动量的平均分量ds传输到上层的面积，传输的水平坐标的功能每单位时间通过dS区域到达下层的运动量. 比较实验定律气体分子的速率分布，可以得出粘度系数: 与压力无关，仅与温度有关. 结果支持分子运动学理论. 6.9.2导热如果温度不均匀，则存在导热. 方向上存在温度梯度. 实验表明，在dt时间内通过dS传递的热量为: 图6-15粘性力图6-16粘性力表达推导图6-17热传导现象教学与研究部分图6-19CO dZdT是热导率. 微观推导与粘性力相似，除了动量是平均动能的函数. 比较: 6.9.3扩散如果密度不均匀，则会扩散. 方向上存在密度梯度. 实验表明，在dt时间内通过dS传递的质量是扩散系数. 微观推导与粘性力相似，不同之处在于密度不同. 功能. 6.10实际气体，范德华方程式在非常热或非常高的压力的情况下，图6-18扩散现象基本部系图6-20水蒸气的等温线不能将气体视为理想气体.

实际气体的等温线可以分为四个区域: 蒸气区（可以液化），气液共存区，液体区和气态区（不能液化）. 饱和蒸气压（蒸气和液体共存时的压力）与体积无关. 低于临界点的蒸气可以被等温压缩和液化，而上述气体不能被等温压缩和液化. 示例: 设置P0 = 1atm，在恒定压力下加热水，初始状态是P0不变，t增大直到达到b的等温线. 这时，液体中会出现小气泡（蒸发）. 再次继续加热，沸腾的液体中有很多气泡. 但是温度仍然是t = 100 C，这是水在1个大气压下的沸点. 继续加热，水和蒸汽共存，温度保持不变，水吸收汽化热，直到全部变成蒸汽. 继续加热，水蒸气的温度上升. 如果在压力P0下加热水，由于饱和蒸气压相对较小，因此水的沸点也相对较小，如果温度不低于100，则水保持沸腾的温度低于100（例如90 C）升起来，米饭不会煮熟. 使用高压锅产生局部高压，会增加沸点. 实际气体应考虑分子的大小以及分子之间的相互作用. 分子是刚性球体，气体分子本身占据体积，应校正容器的体积. 校正为v-b. 对于一摩尔气体: 当该值约为10-6可比时，必须校正b. 实际值将随压力而变化. 由分子之间的引力引起的校正，由于容器内部分子的吸引力，壁附近的分子受到向内的引力气体分子的速率分布，从而降低了气体对壁的压力，称为内部压力pi . 因此，需要如下校正压力: 内部压力与壁上吸引的气体分子的气体密度成比例，并且与壁附近吸引的气体分子的气体密度成比例. 图6-21分子力图6-22对气体分子的力

本文来自电脑杂谈，转载请注明本文网址：
http://www.pc-fly.com/a/dianqi/article-261442-1.html