6-1平衡态 温度 理想气体状态方程

1、第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程热现象：热现象：当物体的当物体的冷热程度冷热程度发生变化时，物体的大小、发生变化时，物体的大小、形态、形态、 力学和电学性质等等也将发生变化，把这些与物力学和电学性质等等也将发生变化，把这些与物体的冷热程度有关的体的冷热程度有关的物理性质物理性质以及以及状态的变化状态的变化，统称为，统称为热现象。热现象。例：例：物体受热后体积膨胀物体受热后体积膨胀 水冷却到一定程度后会结冰水冷却到一定程度后会结冰 钢件经过热处理后硬度会发生变化钢件经过热处理后硬度会发生变化 导线受热后电阻值会发生变化等等导线

2、受热后电阻值会发生变化等等。热运动热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止 的无规则运动的无规则运动 . 研究对象：研究对象：第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程宏宏观量观量微微观量观量统计平均统计平均 研究方法研究方法1. 热力学热力学 宏宏观观描述描述 实验经验总结，实验经验总结， 给出宏观物体热现象的规律，给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件换的关系和条件 . 1）具有可靠性；具有可靠性；

3、 2）知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然； 3）应用宏观参量应用宏观参量 .特点特点第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程2. 气体动理论（统计物理）气体动理论（统计物理） 微微观描述观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和统计方法型假设和统计方法 .两种方法的关系两种方法的关系气体动理论气体动理论热热力学力学相辅相成相辅相成 1）揭示宏观现象的本质；揭示宏观现象的本质； 2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 .特点特点第六章第六章

4、 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程 一一 了解了解气体分子热运动的图像气体分子热运动的图像 .理解理解平衡态、平衡态、平衡过程、理想气体等概念平衡过程、理想气体等概念. 二二 理解理解理想气体的压强公式和温度公式，理想气体的压强公式和温度公式， 通通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想和方法的微观本质的思想和方法 . 能从宏观和微观两方面能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念理解压强

5、和温度等概念 . 了解系统的宏观性质是微了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现观运动的统计表现 .第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程 五五 了解了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程气体分子平均碰撞次数和平均自由程 . 四四 了解了解麦克斯韦速率分布律、麦克斯韦速率分布律、 速率分布速率分布函数和速率分布曲线的物理意义函数和速率分布曲线的物理意义 . 了解了解气体分子气体分子热运动的三种统计速度热运动的三种统计速度 . 三三 了解了解自由度概念，自由度概念，理解理解能量均分定理，能量均分定理，会计算理想气体（刚性分子模型）会计算

6、理想气体（刚性分子模型） 的内能的内能 .第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程6.1.1 6.1.1 平衡态平衡态 1 1、热力学系统、热力学系统 根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以把根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以把热力学系统热力学系统分为三种：分为三种：(1) (1) 孤立系统与外界既无能量交换，又无物质交孤立系统与外界既无能量交换，又无物质交换的系统换的系统(2) (2) 封闭系统与外界只有能量交换，但无物质封闭系统与外界只有能量交换，但无物质交换的系统交换的系统(3) (3) 开放系统与外界既有能量交换，又

7、有物质交开放系统与外界既有能量交换，又有物质交换的系统换的系统 由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成的宏观物体或系统。的宏观物体或系统。第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程 （1）宏观描述宏观描述宏观状态：宏观状态：由大量微观粒子所组成的系统整体在由大量微观粒子所组成的系统整体在 大范围内所体现的状态。大范围内所体现的状态。宏观量：宏观量： 所有可观测的反映了大量分子的集体特所有可观测的反映了大量分子的集体特 性的物理量，称之为宏观性的物理量，称之为宏观 量。如：量。如：P、

8、V、T。 2、宏观状态和微观状态、宏观状态和微观状态第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程 （2）微观描述微观描述 微观状态：微观状态：系统内每一个分子所描述的力学状态。系统内每一个分子所描述的力学状态。 微观量：微观量： 反映系统内每一个分子的微观运动状态反映系统内每一个分子的微观运动状态 （如力学状态）的物理量，（如力学状态）的物理量， 称之为微观量。称之为微观量。 如：如： 、 。 微观量是不可测的。微观量是不可测的。r)(pv第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态

9、方程3、 平衡态和非平衡态平衡态和非平衡态 平衡态平衡态：指在不受外界影响的条件下（外界对指在不受外界影响的条件下（外界对系统既不作功也不传热），系统的所有可观测的宏系统既不作功也不传热），系统的所有可观测的宏观性质（即宏观量观性质（即宏观量P、V、T）不随时间而发生变化）不随时间而发生变化的状态。的状态。 反之则为非平衡态。反之则为非平衡态。 第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程TVp,TVp,真真 空空 膨膨 胀胀pVo),(TVp),(TVp第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态

10、方程理想气体状态方程平衡态的特点平衡态的特点),(TVppV),(TVpo( (1) )单一性单一性 ( ( p ， T 处处相等处处相等) )；( (2) )物态的物态的稳定性稳定性 与时间无关；与时间无关；( (3) )自发过程的终点；自发过程的终点；( (4) )热动平衡热动平衡( (有别于力平衡有别于力平衡) ).第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程4、 气体的物态参量及其单位气体的物态参量及其单位（宏观量宏观量）TVp, 1 气体压强气体压强 ：作用于容器壁上：作用于容器壁上单位面积的正压力（单位面积的正压力（力学力学

11、描述）描述）.p 单位：单位：2mN1Pa1 2 体积体积 : 气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（几何几何描述）描述）. 3333dm10L10m1V单位：单位：Pa10013. 1atm15标准大气压：标准大气压： 纬度海平面处纬度海平面处, 时的大气压时的大气压.45C0 3 温度温度 : 气体冷热程度的量度（气体冷热程度的量度（热学热学描述）描述）. TtT 273单位：温标单位：温标 （开尔文）（开尔文）.K第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程 如果物体如果物体A A和和B B分别与物体分别与物体C C处于

12、热平衡的状处于热平衡的状态，那么态，那么A A和和B B之间也处于热平衡之间也处于热平衡. .6.1.2 温度温度2、热力学第零定律、热力学第零定律 温度是表征物体冷热程度的宏观状态参量。温度是表征物体冷热程度的宏观状态参量。 温度概念的建立是以热平衡为基础的。温度概念的建立是以热平衡为基础的。 、温度概念、温度概念 处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理物理性质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理量称为系统的温度量称为系统的温度 。第六章第六章 气体动理论气体动理论6 61 1平衡态平衡态 温度温度 理想气体状态方程理想气体状态方程6.1.3 理想气体状态方程理想气体状态方程 状态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数状态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系关系 .11KmolJ31. 8R摩尔气体常量摩尔气体常量222111TVpTVp对一定质量对一定质量的同种气体的同种气体RTRTMMpVmol理想气体状态理想气体状态方