分子動理論

分子動理論

熱力學微觀統計理論
分子動理論(kinetic theory of molecules)是研究物質熱運動性質和規律的經典微觀統計理論。它認為物質是由大量分子、原子(以下統稱分子)組成的,這些分子處于不停頓的無規律熱運動之中,分子之間存在着相互作用力,分子的運動遵從牛頓運動定律。它通過對大量分子求統計平均的方法,建立宏觀量與相應的微觀量平均值的關系,用以定量說明物體的狀态方程、熱力學性質以及擴散、熱傳導、黏滞性等的微觀本質。分子動理論主要應用于氣體,也稱為氣體動理論[1]。
  • 中文名:分子動理論
  • 外文名:kinetic theory of molecule
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  • 提出者:
  • 适用領域:
  • 适用領域範圍:熱力學

分子動理論的公式

設阿伏伽德羅常數為NA,物體體積為V,質量為m,密度為ρ,摩爾體積為Vmol,摩爾質量為M,分子體積為V0,分子質量為m0,分子數為n。

(1)分子的質量m0=M/NA=Vmolρ/NA

(2)分子數n=mNA/M=VNA/Vmol=VρNA/M=mNA/ρVmol

(3)固體、液體分子體積V0和直徑d

V0=Vmol/NA=M/ρNA=1/6πd3

氣體分子動理論

人們從分子運動的微觀模型出發,給出某些簡化的假定,結合概率論和統計力學的知識,提出了氣體分子動理論(kinetic theory of gases),其主要如下:

(1)氣體是由分子組成的,分子是很小的粒子,彼此間的距離比分子的直徑(10-10m)大許多,分子體積與氣體體積相比可以略而不計。

(2)氣體分子以不同的速度在各個方向上處于永恒的無規則運動之中。典型事例是擴散現象、布朗運動(均為間接體現)。布朗運動表面體現了宏觀微粒的無規則運動,實際反映出微觀分子的無規則運動。

(3)除了在相互碰撞時,氣體分子間相互作用是很微弱的,甚至是可以忽略的。

(4)氣體分子相互碰撞或對器壁的碰撞都是彈性碰撞。

(5)分子的平均動能與熱力學溫度成正比。

(6)分子間同時存在着相互作用力。分子間同時存在着引力和斥力,引力和斥力都随分子間距離的增大而減小(分子間距越大,引力和斥力都越小;分子間距越小,引力和斥力都越大)。但斥力的變化比引力快,實際表現出來的是引力和斥力的合力。合力在0~r時表現為斥力,在r~∞時表現為引力(r為引力等于斥力的臨界點)。

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