高中物理竞赛专题15 泛说气、液、固三态性质

专题15 泛说气、液、固三态性质

一、说说统计方法

自然界中一切物体都是由大量不连续的、彼此间有一定距离的粒子组成的，由大量粒子组成的系统呈现出不同于力学规律性的新规律——统计规律．统计规律是对大量偶然事件起作用的规律．它表现了这些事物整体的本质与必然的联系，反映了一些随机过程中大量个别的偶然事件的整体效果．统计规律不能单值地预言在某一时刻系统出现何种运动状态，而是认为在一定条件下，在某一时刻系统处于何种运动状态是偶然的，但各种运动状态均有一定的出现的可能性，即均有一定的出现概率，只要系统所处的条件一定，这种概率的分布是完全确定的．凡统计规律都具有这样两个重要特点：对于所研究的大数量的偶然事件呈现稳定性及局部范围与最可几状态或统计乎均值的偏差，即永远伴随有涨落现象．

统计方法既不是力学研究方法的延续，也不是力学方法的极端，更不是在力学规律对客观事物的精确研究无能为力的情况下采取的一种近似方法．它适用的特征条件是所研究对象包含的基本粒子为数极众．统计方法就是要找出由大量粒子组成的系统在一定条件下服从的统计规律，找出系统的宏观性质及其变化规律．统计方法在物理学许多分支以及化学乃至自然现象的研究中普遍存在且有着重要而独到的意义，在热学研究中，统计方法是重要的依据，

在平衡状态(或准静态过程)下，气体的运动符合统计规律．所谓平衡状态是指在不受外界影响(即系统与外界没有物质和能量的交换)的条件下，无论初始状态如何，系统的宏观性质在经充分长时间后不再发生变化的状态；准静态过程是指如果状态变化过程进行得非常缓慢，以至过程中的每一个中间状态都近似于平衡态．事实上．平衡状态只是系统出现的一种概率最高的宏观状态．

气体是由大量气体分子组成的，气体分子做永无止息的热运动．在宏观气体热平衡状态下，各个气体分子的运动是杂乱的：速率有大有小．方向有此有彼，单个分子速度是不可预知的，但大量分子的

速率分布则遵循统计规律，是确定的，这个规律叫麦克斯

韦速率分布规律．麦克斯韦速率分布规律用麦克斯韦速率

分布函数f(v)来表示，气体分子速率分布函数与系统的

温度T以及分子的质量m有关，其图象如图15—1所

示．从图中可以看出，在一定温度下，分子存在一个最可

几的速率(vp)，其意义是分子出现这—速率的概率最大．

由麦克斯韦速率分布规律导出气体分子三种特征速率：

(1)

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