一、抱負氣體壓強(平衡態）大量分子碰撞單位面積器壁平均作用力壓強：器壁dt內與dA相碰分子數dA：宏觀足夠小，微觀足夠大一個分子碰壁對dA沖量N

個同種分子,m,n=N/V考慮速度為

分子第1頁第1頁2.溫度是分子無規熱運動平均平動動能量度溫度是分子熱運動猛烈程度量度1.溫度是描述宏觀熱力學系統熱平衡物理量3.溫度是一個統計概念，是大量分子集體行為二、溫度微觀意義抱負氣體分子平均平動能與分子種類無關4.氣體分子熱運動方均根速率第2頁第2頁一、自由度擬定物體位置所需獨立坐標數目1)平動自由度

t動能為三個獨立速度分量平方項之和2)轉動自由度r轉動動能為三個獨立角速度分量平方項之和剛體自由運動

(平動)加(轉動)動能為六個獨立平方項之和15.6能量按自由度均分原理抱負氣體內能第3頁第3頁3)振動自由度兩個質點間相對位置改變能量為二個平方項之和若s個振動自由度，能量為2s個平方項之和二、分子自由度單原子分子(He、Ne、Ar等)能量表示式中有三個獨立平方項雙原子分子(O2、H2、CO等)剛性能量表示式中有五個獨立平方項非剛性能量表示式中有七個獨立平方項多原子分子剛性非剛性第4頁第4頁單原子分子三、能量均分定理等概率動能表示式中，每一個平方項平均值都是一個分子總平均熱運動能量單原子分子雙原子分子剛性非剛性多原子分子剛性非剛性在溫度為T平衡態下，系統中分子能量表示式中每一個獨立平方項都含有相同平均熱運動能量，其大小等于第5頁第5頁四、抱負氣體內能內能：系統內所有分子熱運動動能、分子內勢能與分子間互相作用勢能總和。對于抱負氣體，內能只含有一個分子1mol抱負氣體內能只是溫度函數一定量某種抱負氣體內能完全取決于熱力學溫度T和分子自由度數。H2氣體對數坐標0定容摩爾熱容量與試驗不符第6頁第6頁例:有N個假想氣體分子，其速率分布如圖，v

>

2v0

分子數為零。求:(1)

b大小；(2)

速率在

v0-2v0之間分子數;(3)

分子平均速率。解:第7頁第7頁二、等值過程特點狀態方程系統吸熱對外做功內能改變等溫dT=0pV=C0等容dV=00等壓dp=0絕熱0熱容量0第8頁第8頁4.卡諾定理：(1).工作在兩個恒溫熱源之間卡諾熱機效率最高。(2).工作在兩個恒溫熱源之間所有卡諾熱機效率相等，只與溫度相關，與工作物質無關。三、熱機1.卡諾熱機：2.熱機效率：3.致冷系數：第9頁第9頁第十五章氣體動理論一、麥克斯韋分子速率分布1.最概然速率：2.平均速率：3.方均根速率：二、分子碰撞統計規律1.平均碰撞頻率：2.平均自由程：第10頁第10頁三、抱負氣體宏觀量與微觀量聯系：四、能量均分定理1.內容：在溫度T平衡態下，粒子每一個也許自由度都有相同平均動能kT/2。2.內能：五、玻耳茲曼熵公式“自然界一切過程都是向著微觀狀態數大方向進行”第11頁第11頁例

：如圖所表示，有一除底部外其余部分均為絕熱氣筒，被一固定且導熱板隔成A,B兩部分，兩部分分別盛有1mol抱負氣體氮和1mol抱負氣體氦，將334J熱量從底部供應氣體，氣筒活塞上壓強始終保持等壓。試求過程中A部和B部各吸取熱量及溫度改變。（導熱板熱容量能夠忽略）AN2BHe解：由于隔板導熱，A,B兩部分氣體溫度增量也相等。整個過程中系統對外界作功為：由B部氣體狀態方程可得：第12頁第12頁A部氣體經歷是等體過程：B部氣體吸取熱量為：第13頁第13頁例：如圖所表示在剛性絕熱容器中有一可無摩擦移動且不漏氣導熱隔板，將容器分A,B為兩部分，A,B各有1mol

He氣和O2

氣溫度分別為TA=300K,TB=600K,壓強pA=pB=1.013105Pa。試求：（1）整個系統達到平衡時溫度T,壓強p.(2)He

氣和O2

氣各自熵改變。(設過程為準靜態過程)AHeB

O2隔板解：（1）將He氣和O2氣作為一個系統，則整個系統與外界沒有熱互換，且對外不作功。系統總內能始終不變。第14頁第14頁設狀態A,B兩部分初態體積為VA,VB，末態體積為VA`，VB`。

第15頁第15頁（2）由抱負氣體克勞修斯熵變公式：He氣熵變：O2氣熵變：系統熵變：第16頁第16頁p0VV1V2p1p2ⅠⅡⅢ例：已知：常溫抱負氣體1molH2求：解：系統對外做功分析哪段吸熱只有Ⅰ—Ⅱ吸熱第17頁第17頁例.1mol雙原子分子抱負氣體作如圖可逆循環過程，其中1-2為直線，2-3為絕熱線，3-1為等溫線，已知T2=2T1,V3=8V1。求（1）各過程功，內能增量和傳遞熱量；（2）此循環效率η。Vp0p1p2V1V2V3123解：（1）1→2過程有系統對外做功將（1），（2），（3）式代入：內能增量氣體吸熱第18頁第18頁3→1等溫過程：外界對氣體做功：系統放熱內能增量2→3絕熱過程：吸熱Q3=0,內能增量系統對外做功（2）此循環效率第19頁第19頁例:有N個假想氣體分子，其速率分布如圖，v

>

2v0

分子數為零。求:(1)

b大小；(2)

速率在

v0-2v0之間分子數;(3)

分子平均速率。解:第20頁第20頁例：在半徑為R球型容器里貯有分子有效直徑為d氣體，試求該容器中最多可容納多少個分子，才干使分子之間不至相碰，解：為使氣體分子之間不相碰，則必須使分子平均自由程不小于容器直徑，必須滿足：第21頁第21頁例：一容器內某抱負氣體溫度為T=273k,壓強為p=1.013105Pa,

密度為=1.25g/m3,試求：（1）氣體分子運動方均根速率；（2）氣體分子摩爾質量；（3）氣體分子平均平動動能和轉動動能；（4）單位體積內氣體分子總平動動能；（5）設該氣體有0.3mol,氣體內能?（氣體為雙原子分子）解：（1）（2）（3）（4）（5）第22頁第22頁1.斯特藩-玻耳茲曼定律1879年，斯特藩2.維恩位移定律1884年，玻耳茲曼19NobelPrize黑體輻射試驗規律6000K3000K可見光區第23頁第23頁1.維恩公式1896年2.

瑞利-金斯公式19三、黑體輻射公式19NobelPrize，發覺氬試驗曲線維恩公式瑞利—金斯公式“紫外劫難”第24頁第24頁3.普朗克黑體輻射公式1900.10.19普朗克公式普朗克常數四、普朗克能量子假說1912月14日(1)黑體—帶電線性諧振子(2)能量不連續，(3)能量子與試驗結果驚人地符合實用中常取試驗曲線維恩公式瑞利—金斯公式普朗克公式量子論生日第25頁第25頁n較大n較小積分求極值求極值19NobelPrize普朗克黑體輻射公式能量不連續，只能取某一最小能量整數倍—能量是量子化第26頁第26頁§2

光電效應愛因斯坦光量子論一、光電效應試驗規律VGOOOOOOBOOKA1.飽和電流2.截止電壓3.紅限頻率CsCaNa4.馳豫時間小于10-9s19勒納德19NobelPrize光強較強光強較弱飽和電流1887年，赫茲發覺第27頁第27頁二.典型物理學所碰到困難截止電壓紅限頻率馳豫時間小于10-9s三.愛因斯坦光量子論19，愛因斯坦提出了光子假說(1)光是由光子構成光子流逸出功：光電效應方程圓滿解釋了光電效應試驗規律(2)光子能量最大初動能：第28頁第28頁四、光波粒二象性

波動性粒子性能量

，動量P，數量N波長，頻率，振幅A五、光電效應應用19，密立根用試驗驗證了光電效應方程密立根，1923年NobelPrize

愛因斯坦，19NobelPrize放大器接控件機構光光控繼電器示意圖第29頁第29頁三、康普頓理論解釋

物理圖像一個入射X光子一個靜止自由電子彈性碰撞能量動量守恒X射線由

光子構成康普頓散射是光子與原子外層電子碰撞結果光子在碰撞中損失部分能量使波長變長第30頁第30頁康普頓散射公式1927年NobelPrize電子康普頓波長碰撞前動量能量光子電子碰撞后光子電子?第31頁第31頁四、討論(1)散射波波長隨散射角改變(2)只有X光才有明顯康普頓效應

(3)散射光中，波長不變成份出現原因光子與被原子核束縛得很緊內層電子碰撞原子序數愈大物質內層電子數百分比越大(4)

在試驗上證實了光粒子性(5)

證實微觀粒子互相作用中，能量動量仍守恒波長改變量與原波長無關?第32頁第32頁解（1）

波長X射線與靜止自由電子作彈性碰撞,在與入射角成角方向上觀測,問（2）在碰撞中，光子能量損失了多少？（1）散射波長改變量為多少？（3）反沖電子得到多少動能？（2）光子損失能量（3）反沖電子動能＝光子損失能量第33頁第33頁（A）兩種效應中電子與光子兩者構成系統都服從動量守恒定律。（B）兩種效應都相稱于電子和光子彈性碰撞過程。（C）兩種效應都屬于電子吸取光子過程。（D）光電效應是吸取光子過程，而康普頓效應則相當于光子和電子彈性碰撞。答案（D）

光電效應和康普頓效應都包括有電子與光子相互作用過程。對此，在下列幾種理解中，正確是第34頁第34頁康普頓效應主要特點是（A）散射光波長均比入射光波長短，且隨散射角增大而減小，但與散射體性質無關。（B）散射光波長均與入射光波長相同，與散射角，散射體性質無關。（C）散射光中既有與入射光波長相等，也有比入射光波長長和比入射光波長短，這與散射體性質相關。（D）散射光中有些波長比入射光波長長，且隨散射角增大而增大，有些散射光波長與入射光波長相同，這些都與散射體性質無關。答案（D）第35頁第35頁§4

玻爾氫原子理論一、氫原子光譜普通規律埃格斯特朗A。6563?4861?4341?4102?3646?紫外光區可見光區A.J.?ngstr?m1853年巴耳末公式里德伯里德伯常數HaHbHgHd第36頁第36頁m=1，n=2,3,4,……賴曼系（19）紫外區m=2，n=3,4,5,……巴爾末系（1885年）可見區m=3，n=4,5,6,……帕邢系（19）紅外區m=4，n=5,6,7,……布喇開系（1922年）紅外區m=5，n=6,7,8,……普芳德系（1924年）紅外區(1)光譜是線狀分立(2)可構成譜線系(3)波數可表為二光譜項差19，里茲光譜項組合原則第37頁第37頁三、玻爾氫原子結構理論N.玻爾(1)定態假設

原子系統只能處于一系列含有不連續能量穩定狀態(定態)。定態時核外電子在一定軌道上作圓周運動，不發射電磁波。(2)頻率條件

當原子從一個能量為En定態躍遷到另一個能量為Em定態時，就要發射或吸取一個頻率為光子。(3)軌道量子化

電子在穩定圓軌道上運動時，其軌道角動量必須等于h/2整數倍。第38頁第38頁四、對氫原子光譜解釋(1)軌道半徑玻爾半徑與n平方成正比精細結構常數與n成反比第39頁第39頁(2)能量能量量子化—能級基態激發態

n時,En,能級趨于連續E>0時,原子處于電離狀態第40頁第40頁m=m=1m=2m=3m=4m=5賴曼系巴爾末系帕邢系