全国勘察设计注册工程师执业资格考试公共基础考试注册物理气动理论.ppt

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1、第二章 普通物理,注册工程师执业资格考试公共基础,【考试内容】1、热学（气体动理论 热力学基础） （4-6题）2、波动学（2-3题）3、光学（5-6题）【分值】12题共计12分,第一部分 气体动理论,大纲要求：气体状态参量、平衡态、理想气体状态方程、理想气体的压力和温度的统计解释、自由度、能量按自由度均分原理、理想气体内能、平均碰撞次数和平均自由程、麦克斯韦速率分布律、 方均根速率、平均速率、最概然速率,一、理想气体,1状态参量,或,第一部分 气体动理论,2、一定量理想气体状态方程(平衡态）,表达式1：,摩尔气体常量,表达式2：,表达式3：,分子数密度,玻尔兹曼常数,质量 m kg ,二、宏观

2、量的微观本质,1、压强,分子数密度,分子平均平动动能,2、温度T,温度唯一地与分子平均平动动能相联系,例1 A、B、C三个容器中皆装有理想气体,它们的 分子数密度之比为 ,而分 子的平均平动动能之比为 则它们的压强之比,3、 能量均分定理,如果气体分子有i个自由度，则分子的平均动能为,刚性气体分子,单原子分子,双原子分子,多原子分子,理想气体的内能=所有分子的热运动动能之总和,4、理想气体的内能,分子间相互作用可以忽略不计,1mol理想气体的内能为,一定质量理想气体的内能为,例2,两种理想气体的温度相等，则它们的,分子的平均动能相等。,分子的平均转动动能相等。,分子的平均平动动能相等。,内能相

3、等,答：D,平均动能=平均平动动能 + 平均转动动能,例3 两瓶理想气体和，为 氧，为,甲烷 ，它们的内能相同,那么,它们分子的平均平动动能之比,（） （）,（） （）,=,答：A,例4 压强为、体积为的氦气（视为刚性分子理想,气体）的内能为：,1、分子的速率分布律,平衡态下的气体系统中，每个分子的速率为随机变量，可以取任何可以取的值。但大量分子的速率分布，却是有统计规律的。,三、麦克斯韦速率分布规律,麦克斯韦速率分布函数,（1）任一小段曲线下面积,（2）曲线下总面积,1,分子出现在 区间内的分子数与总分子数的百分比,2.三种速率统计值,(1) 最概然速率,在一定温度下，气体分子最可能具有的速

4、率值。,都与 成正比，与 成反比,“平均平动动能相同”即,提示,例5 一定量的氢气和氧气,它们分子的平均平动动能相 同,那么它们分子的平均速率之比,(A)1:1 (B)1:16 (C)16:1 (D)4:1 (E)1:4,答: D,提示:,答: C,3.分布曲线与温度的关系,同种气体温度越高，分布曲线中的最概然速率 增大，但归一化条件要求曲线下总面积不变，因此分布曲线宽度增大，高度降低。,问题：不同种类理想气体（一为H2，一为O2）在相同温度下麦氏速率分布曲线如图所示，区分那条曲线为H2，那条曲线为O2 ？,f(v),v,vp2,vp1,1,2,1为O22为H2,答：（D）,例7,(A)200

5、0m/s,(B)1000m/s,(C)800m/s,(D)500m/s,氢气和氧气在同一温度下的麦克斯韦曲线如图，氧气分子的最概然速率为,四、气体分子平均碰撞次数和平均自由程,气体分子在连续两次碰撞之间自由通过的路程的平均值叫平均自由程。,在单位时间内分子与其他分子碰撞的平均次数。,平均自由程( ):,碰撞频率( ):,平均自由程与分子的有效直径的平方和分子数密度成反比,当温度恒定时,平均自由程与气体压强成反比,C,例8 在恒定不变的压强下，气体分子的平均碰撞 频率 与温度T的关系是 ( ) 与T无关 B. 与 成正比 与 成反比 D. 与T成正比 (09考题）,1、理想气体的物态方程,2、理想气体的压强公式,3、理想气体分子的平均平动动能与温度的关系,小结 气体动理论,4、能量均分定理 理想气体的内能,如果气体分子有i个自由度，则分子的平均动能为,理想气体的内能=所有分子的热运动动能之总和,刚性气体分子,单原子分子,双原子分子,多原子分子,5、分子速率的三个统计值,（1）最概然速率,（2）平均速率,（3）方均根速率,6 气体分子平均碰撞次数和平均自由程,平均自由程( ):,平均碰撞频率( ):,