无序中的有序 用统计思想解释分子运动的宏观表现 1.了解气体分子运动的统计规律，知道气体分子运动的特点．(重点) 2.学会用直方图的方法说明气体分子的速率分布． 3.知道温度是分子平均动能的标志，知道气体压强产生的原因．(重点) 4.学会用微观统计规律解释温度和气体压强．(重点＋难点) , 一、气体分子运动的特点 1．通常状况下气体分子间的距离比较大(r＞10r0)，相互之间的作用力很小，因此可以忽略气体分子间的相互作用，认为气体分子除了相互碰撞或跟器壁碰撞外，不受力的作用，在空间自由运动．因此，气体能够充满它所能到达的空间，没有一定的体积和形状． 2．气体分子在不断的碰撞中频繁地改变着方向和速率的大小，做着杂乱无章的运动．由于分子数目是大量的，分子运动是杂乱无章的，所以，大量分子沿各个方向运动的机会是均等的． 二、无序中的有序 1．伽尔顿板实验：小球落入某个小格完全是一个随机的偶然事件，但多次重复操作可以发现，槽中各小格中落入的小球数目有着一定的分布规律———始终是落入中间格子的小球数目多，两边格子中的小球数目少． 2．从伽尔顿的实验中可以得到启示：对于由大量微观粒子组成的系统，就其宏观性质而言，统计规律起着主导作用． 三、气体分子运动的统计规律 1．1859年，英国著名物理学家麦克斯韦运用统计方法，找到了气体分子速率的分布函数，从而确定了气体分子速率的分布规律．这个规律指出，在一定状态下，气体的大多 数分子的速率都在某一固定数值附近，速率离开这个数值越远，具有这种速率的分子就越少，即气体分子速率总体上是呈现出“中间多，两头少”的分布特征，很像伽尔顿板实验中各小格中落入小球数目的分布． 2．麦克斯韦的方法在物理学思想史上具有重要意义，它向人们指出，对于一个由大量微观粒子组成的系统，利用统计方法，一旦找出某个微观量的分布函数，便可求出这个微观量的统计平均值，而这个统计平均值正好等于该系统的相应宏观量．这样，就把分子的微观运动跟物体的宏观表现紧密地联系起来了．因此，人们称颂麦克斯韦的统计方法“标志着物理学新纪元的开始”． 四、温度与气体压强 1．物理学上把分子的无规则运动称为热运动．从分子动理论的观点看，微观分子运动决定着宏观的温度，温度是系统内所有分子热运动的平均动能的标志． 2．温度是组成物质的大量分子的热运动的集体表现，它具有统计意义，对单个分子来说，温度是没有意义的． 3．气体压强产生的原因：大量做无规则热运动的分子对器壁频繁、持续地碰撞产生了气体的压强．单个分子碰撞器壁的冲力是短暂的，但是大量分子频繁地撞击器壁，就对器壁产生持续、均匀的压力．所以从分子动理论的观点来看，气体的压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积的平均作用力． 气体分子运动特点 1．气体分子间距离较大：标准状况下，气体分子间的距离约为分子直径的10倍左右，分子间作用力非常微弱．在理想气体的处理方法中，通常把气体分子看成一个个小球，分子之间除相互碰撞的力外不受任何力作用，可以在空间内自由移动，从而充满容器的整个空间． 2．分子间碰撞频繁：在标准状况下，一个空气分子在1 s内与其他分子碰撞竟达65亿次之多，频繁的碰撞造成了气体分子做杂乱无章的热运动，气体分子不断地改变运动方向，每个气体分子可自由运动的行程极短，通常状况下，气体分子自由运动行程的数量级为10－8 m. 3．气体分子速率分布规律 (1)麦克斯韦速率分布规律：在一定的温度下，不管个别分子怎样运动，气体中的大多数分子的速率都在某个数值附近，表现出“中间多、两头少”的分布规律． (2)分布规律与温度的关系：当温度升高时，“中间多、两头少”的分布规律不变，气体分子的速率增大，分布 ... ...
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