大物课件a21温度、理想气体

1、主讲教师：刘 丽 华科技大学数理学院物理系说明1.考评：作业10分（交作业时间：每周周二）期末75分平时25分期中10分（第8周周末）考勤5分2.和参考书：编著 大学物理学(第三版B版)本学期主 热学（第17-19章）光学（第2024章）讲内容:狭义相对论（第6章）量子物理（第2629章）吕主编大学物理辅导（第二版）每次课后随步作相应的习题23.竞赛：校内竞赛在第五周周末。内容为上册书的力学和电磁学以及前三周讲解的热学内容，题型与期末试卷类似。校内竞赛获奖的同学期末卷面成绩加10分；校外竞赛获奖的同学期末免考，卷面按100分计。4.答疑:地点：理化楼135时间：第2周 第16周3教师联络方式:

2、公共邮箱:4热一、热学的研究对象学绪论物体的由大量的微观粒子所组成的宏观物体二、热学研究方法与温度有关的性质，是组成物体的大量分子、原子热运动的集体表现宏观法观察、实验微观法每个微观粒子遵循的力学定律统计规律统计力学热力学优点：可靠、普遍缺点：未揭示微观本质揭示了热现象的微观本质可靠性、普遍性差5热性质第17章温度和气体动理论617.1一.热力学系统和外界平衡态热力学系统：（热力学研究的对象）：大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观物体。外界：热力学系统以外的物体。二.平衡态在不受外界影响的条件下，系统宏观性质均匀一致、不随时间变化的状态。平衡态是一种热动平衡平衡态是一种理想状态7三、状态参量

3、1.宏观量平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量，一般可以直如 压强 p、体积 V、温度 T 等。接测量。2.微观量描述系统内个别微观粒子特征的物理量，一般不能直接测量。如分子的质量、直径、速度、动量、能量等。气体的宏观量是大量分子微观行为的统计平均表现例如：压强体积大量分子对器壁的冲力的平均效果所有分子能够达到的空间817.2.温度的概念 处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观物理性质，这个性质称为温度.A、B 两体系相互影响, 达到共同的平衡态(热平衡)设A 和B 分别与C的同一状态热平衡，则A 和 B 一定热平衡 热力学第零定律9AB17.4理想气体的状态方程理想气体： 严格遵守三定

4、律的气体 C1.玻意耳定律等温等容p C2.3.盖定律TVT C定律等压R 8.31J mol 1 K 1常量 k RT N R TNA理想气体的状态方程： mNm0k R 1.381023 J K 1RT RTMN Am0NA NkTp nkT10mR 8.31J mol 1 K 1RTp理想气体的状态方程：MI (1,T1 )方程中三个变量 p、 V、T , 只有两个是相互独立的II (2,T2 )oV11每个平衡态都在图上对应一个点17.5气体分子的无规则运动一、分子热运动的像分子热运动：大量分子做永不停息的无规则运动。二、分子热运动的基本特征1.无序性某个分子的运动，是杂乱无章的，无序

5、的；各个分子之间的运动也不相同，无序的；这正是热运动与机械运动的本质区别。12图2.统计性从大量分子的整体的角度看，遵从一定的统计规律。例如：在平衡态下，气体分子的空间分布，按密度来说是均匀的。气体分子向各个方向运动的机会是均等的。统计规律大量偶然事件从整体上反映出来的一种规律特点:（1）只对大量偶然的事件才有意义（2）它是不同于规律的整体规律（3）总是伴随着涨落13程 ：分子连续两次碰撞之间所平均三、走过的路程程程的平均值平均碰撞频率z :一秒钟内一个分子与其它分子碰撞的平均次数 与z 的关系： z14设分子的有效直径为d，A分子以平均相对速率u运动，其它分子都不动以A分子运动路径（折线）为

6、轴线，作一半径为d，总B2dD长度为u的圆管AdCuA凡是其中心位于管内的分子(如B、C分子)都将与A分子碰撞15DB2dC uAdA时间内 A分子将与分子中心位于管内的所有分子进 2un行碰撞，所以平均碰撞频率为：考虑到其它分子都在运动，经过精确计算，得：u 222n分子平均碰撞频率为：kT： v v1分子平均2 22n 22 z2162nv d 2z 分子平均碰撞频率为：kT： v 1分子平均2 p d 22n d 2z标准状态下： p 1.013 105 PT 273.15KaV 22.41103 m 3 / mold 3.5 10 -10 m 6.9108 m对空气分子 d 200.相当于分子直径的200倍z 6.5 109 次每秒碰撞几十亿次秒17注意：气体容器限度小于平均程计算值时，程就是容器限度的大小 min( , l )实际平均例已知: 真空管线度 l =10-2m，真空度:1.3310-3paT=27C分子有效直径: d=310-10m求:1.分子数密度n2.平均程pn 3.2 10171.分子数密度 nkT2.平均程1 min( , l ) =10-2m 7.8m2nd 218例如果理想气体的温度保持不变，当压强降为原值的程成为原值的 两倍 .一半时，分子的平均例一定量的理想气体热运动的平均容器中，则该