曾李学术论文物理科学.docx

目录理想气体模型在热学中的应用摘要理想气体是物理学上的一中假设性气体,它可以简化实际气体的性质。它在物理学上有很多应用,下面我们就具体谈谈其性质以及它在热力学中的一些简单的引用。关键词理想气体;分子;温度计TheidealgasmodelintheapplicationofthermalAbstractAnidealgasisonehypotheticalgasinphysics,,;Molecules;Thethermometer众所周知,•第一,气体分子的大小与气体分子间的距离相比,可以忽略不计;第二,除碰撞的瞬间外,气体分子间的相互作用,可以略去不计;第三;每个气体分子都可看作完全弹性的小球,它们之间相撞或与容器壁相撞时,遵守能量守恒定律和动量守恒定律•模型都是为了把实际情况简化成某种理想情况,以便于处理理想气体分子模型这一基本假设的含意是内能将不会发生变化,因而不必加以考虑,或者可以用自由度与平动动能联系起来。?人们的生存离不开空气,所以对气体性质的研究,首先当然是空气。伽利略研究过空气的密度,为了帮助医生测最人的体温,他还制作了空气温度计。他的学生托里拆利进一步研究了大气压强,接普,德国科学家葛利克为了证实大气压的存在,做了著名的“马德堡半”实验。马德堡半球实验引起了英国物理学家玻愈耳对气体的兴趣,他做了一系列关于空气性质的实脸。发现了气体在等温变化时遵从规律,这就是“玻惫耳一马略特定律”。止信,盖・吕萨克,查理相继发现了气体在等压变化和等容变化时所遵循的规律,就是“盖・吕萨克定律,和'查理定律”。以上三定律,就是关于气体性成的实验定律。气体实验定律的适用范围怎样呢??在玻意耳所处的时代,是很难得到“高压”和“低温”的,所以当时的人们认为,一切实际气体都遵循气体实脸定律。随着科学技术的发展,人们逐步地获得了“低温”和“高压”,法国科学家雷诺在1852年首先发现玻意耳一马略特定律在压强很高时有偏差。现在,人们已经认识到气体实验定律是在温度不太低压强不太大的条件下通过实验总结出来的。即在"常温”「常压”下总结出来的。在温度很低时,大部分气体已经液化,显然气体实脸定律是不适用的。在压强很高时,气体实验定律是否适用呢??实验证明,在压强很高时,气体实验定律也不适用。为了研究方便,象力学中提出质点、刚体等理想模型一样,人们提出了“理想气体”这一物理模型。把实际气体的某些性质加以简化,假想岀一种在任何条件下都能服从“气体实验定律”的气体。即??能严格服从气体实验定律的气体叫理想气体。“完全气体:是理论上假想的一种把实际气体性质加以简化的气体。人们把假想的,在任何情况下都严格遵守气体三定律的气体称为理想气体。就是说:一切实际气体并不严格遵循这些定律,只有在温度较高,压强不大时,偏离才不显著。所以一般可认为温度不低于09,。从微观角度来看是指「分子本身的体积和分子间的作用力都可以忽略不计的气体,称为是理想气体。当实际气体的状态变化规律与理想气体比较接近时,在计算中常把它看成是理想气体。这样,可使问题大为简化而不会发生大的偏差。其次,理想气体的微观模型也及其理想,它表现在:(1)分子极度散乱,间距很大,并以高速向四面八方运动(2)粒子间的作用力极小,易被压缩(3)气体具有彳!=V二恒量或^=0,T~常量,在等容过程中,由于外界所作的功为零,即必=阳心0,根据热力学第一定律,dQy=dS或QIA£2-F1o摩尔定容热容:在等体过程中,一摩尔气体温度升高(降低)1K吸收(或放出)的热量。用表示。代入得40=肚=CVwdi对于质量为m摩尔质量为M的理想气体等容过程:积分有0皿-殆J:診%讥診%⑺F在等体过程中,系统所吸收的热量全部用于增加系统的内能,对理想气体,其内能的增量由温度变化决定。,见图。戸二不变,丁恒量A=^pdV=p(y2-VA在等压过程中,外界对气体所作的功为 h '代入理想气体状态方程,有M’由热力学第一定律,。厂禺-毘+4,而爲一殆肓,得定压摩尔热容:在等压